DE69731978T2 - Method and apparatus for directional radio transmission - Google Patents

Method and apparatus for directional radio transmission

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DE69731978T2 DE1997631978 DE69731978T DE69731978T2 DE 69731978 T2 DE69731978 T2 DE 69731978T2 DE 1997631978 DE1997631978 DE 1997631978 DE 69731978 T DE69731978 T DE 69731978T DE 69731978 T2 DE69731978 T2 DE 69731978T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine gerichtete Funkübertragung, bei der Signale zwischen einer ersten Station und einer zweiten Station lediglich in bestimmten Richtungen gesendet werden dürfen. The present invention relates to a method and apparatus for directional radio transmission, may be sent in which signals between a first station and a second station only in certain directions. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf zellulare, Raummultiplex, bzw. Raumvielfachzugriff ("space division multiple access") verwendende Übertragungsnetze anwendbar. The present invention is particularly, but not exclusively, to cellular, spatial multiplexing, and space division multiple access ( "Space Division Multiple Access") transmission networks use applicable.
  • Bei den aktuell implementierten zellularen Übertragungsnetzen ist eine Basis-Sende-/Empfangsstation ("Base Transceiver Station", BTS) bereitgestellt, die für eine gegebene Mobilstation(MS), die ein Mobiltelefon sein kann, bestimmte Signale durch eine von der Basis-Sende-/Empfangsstation bediente Zelle oder einen Zellenabschnitt überträgt. In the currently implemented cellular communication networks, a base transmitting / receiving station ( "Base Transceiver Station", BTS) provided that for a given mobile station (MS), which may be a mobile phone, certain signals by one of the base transceiver / receiving station served cell or cell portion transmits. Nun wurden jedoch Raumvielfachzugriff-(SDMA)Systeme vorgeschlagen. But now Raumvielfachzugriff- (SDMA) have been proposed systems. Bei einem Raumvielfachzugriff-System überträgt die Basis-Sende-/Empfangsstation keine für eine gegebene Mobil-Station bestimmten Signale durch eine Zelle oder einen Zellenabschnitt, sondern überträgt das Signal lediglich in die Strahlrichtung, aus der ein Signal von der Mobilstation empfangen wird. In a space division multiple access system, the base transmitting / receiving station transmits not intended for a given mobile station signals through a cell or cell portion, but transmits the signal only in the beam direction from which a signal is received from the mobile station. SDMA-Systeme können der Basis-Sende-/Empfangsstation ebenso erlauben, die Richtung zu bestimmen, aus der Signale von der Mobilstation empfangen werden. SDMA systems may allow the base transmitting / receiving station as well, to determine the direction, are received from the signals from the mobile station.
  • SDMA-Systeme ermöglichen es, eine Anzahl an Vorteilen gegenüber bestehenden System zu erreichen. SDMA systems make it possible to achieve a number of advantages over existing system. Da insbesondere der durch die BTS gesendete Strahl nur in einer bestimmten Richtung gesendet werden kann und dementsprechend relativ schmal sein kann, kann die Leistung des Sende-Empfängers auf diesen schmalen Strahl konzentriert werden. In particular, since the transmitted beam by the BTS may only be transmitted in a specific direction, and may be relatively narrow, accordingly, the power of the transceiver can be concentrated on this narrow beam. Es wird davon ausgegangen, dass dies zu einem besseren Signal-Rauschverhältnis sowohl der von der Basis-Sende-Empfangsstation gesendeten Signale, als auch der durch die Basis-Sende-Empfangsstation empfangenen Signale führt. It is assumed that this results in a better signal to noise ratio of both the signals transmitted from the base transceiver station and the signals received by the base transceiver station signals. Außerdem kann als Ergebnis der Richtwirkung der Basis-Sende-Empfangsstation eine Verbesserung des Signal-Störungsverhältnisses des durch die Basis-Sende-Empfangsstation empfangenen Signals erreicht werden. In addition, an improvement in the signal-to-interference ratio of the received by the base transceiver station signal can be achieved as a result of the directionality of the base transceiver station. Die Richtwirkung der BTS ermöglicht außerdem, die Leistung in der Übertragungsrichtung in einen schmale Strahl zu konzentrieren, so dass das durch die BTS gesendete Signal weit entfernte Mobilstationen mit einem niedrigeren Leistungspegel erreichen kann, als es für herkömmliche BTS erforderlich ist. In addition, the directionality of the BTS allows to focus the power in the transmission direction into a narrow beam so that the mobile stations far away transmitted by the BTS can reach signal with a lower power level than is required for conventional BTS. Das kann Mobilstationen ermöglichen, bei größeren Abständen von der Basis-Sende-Empfangsstation erfolgreich zu funktionieren, was wiederum bedeutet, dass die Größe jeder Zelle oder jedes Zellenabschnitts des zellularen Netzes vergrößert werden kann. This may allow mobile stations to operate successfully at greater distances from the base transceiver station which in turn means that the size of each cell or cell portion of the cellular network can be increased. Als Folge der größeren Zellengröße kann auch die Anzahl erforderlicher Basisstationen verringert werden, was zu niedrigeren Netzkosten führt. As a result of the larger cell size and the number of required base stations can be reduced, resulting in lower network costs. SDMA-Systeme erfordern im Allgemeinen eine Vielzahl von Antennenelementen, um die erforderliche Vielzahl unterschiedlicher Strahlrichtungen zu erreichen, in die Signale gesendet und empfangen werden können. SDMA systems require a plurality of antenna elements in general in order to achieve the required plurality of different beam directions in which signals can be sent and received. Die Bereitstellung einer Vielzahl Antennenelemente erhöht die Empfindlichkeit der BTS gegenüber empfangenen Signalen. Providing a plurality of antenna elements increases the sensitivity of the BTS compared with received signals.
  • Das bedeutet, dass größere Zellengrößen den Empfang von Signalen durch die BTS von Mobilstationen nicht nachteilig beeinflussen. This means that larger cell sizes do not adversely affect the reception of signals by the BTS from mobile stations.
  • SDMA-Systeme können auch die Kapazität des Systems erhöhen, das heißt, dass die Anzahl an Mobilstationen erhöht wird, die gleichzeitig unterstützt werden können. SDMA systems may also increase the capacity of the system, which means that the number is increased to mobile stations that can be supported simultaneously. Dies liegt an der Richtwirkung der Kommunikation und bedeutet, dass die BTS weniger Störungen von Mobilstationen in anderen, die gleiche Frequenz verwendenden Zellen aufnimmt. This is due to the directivity of the communication, and means that the BTS less interference from mobile stations in other, the same frequency used receiving cells. Das BTS wird weniger Störungen zu anderen Mobilstationen in anderen die gleiche Frequenz verwendenden Zellen erzeugen, wenn sie mit einer gegebenen MS in der verbundenen Zelle kommuniziert. The BTS is less interference to other mobile stations in other used the same frequency producing cells when communicating with a given MS in the associated cell.
  • Schließlich wird davon ausgegangen, dass SDMA-Systeme es ermöglichen, die gleiche Frequenz gleichzeitig zum Senden zu zwei oder sogar mehreren verschiedenen an verschiedenen Orten innerhalb der gleichen Zelle angeordneten Mobilstationen zu verwenden. Finally, it is believed that SDMA systems make it possible to use the same frequency at the same time to transmit to two or even more different arranged at different locations within the same cell, mobile stations. Das kann zu einem signifikanten Anstieg in der Verkehrsmenge führen, die durch zellulare Netze übertragen werden kann. This can lead to a significant increase in the amount of traffic which can be transmitted through cellular networks.
  • SDMA-Systeme können in analogen und digitalen zellularen Netzen implementiert werden und in die verschiedenen bestehenden Standards wie GSM, DCS 1800, TACS, AMPS und NMT eingebaut werden. SDMA systems can be implemented in analog and digital cellular networks and be installed in the various existing standards such as GSM, DCS 1800, TACS, AMPS and NMT. SDMA-Systme können auch in Verbindung mit anderen bestehenden Vielfachzugriffsverfahren wie beispielsweise Zeit-Vielfachzugriffs-(Time Division Multiple Access, TDMA), Code-Vielfachzugriffs-(Code Division Multiple Access, CDMA) und Frequenz-Vielfachzugriffs-(Frequency Division Multiple Access, FDMA)-Verfahren verwendet werden. SDMA Systme can also in conjunction with other existing multiple access methods such as Time Division Multiple (Time Division Multiple Access, TDMA), Code Division Multiple (Code Division Multiple Access, CDMA) and frequency Multiple Access (Frequency Division Multiple Access, FDMA ) methods are used.
  • Ein Problem mit SDMA-Systemen liegt darin, dass die Richtung bestimmt werden muss, in die Signale zu einer Mobilstation gesendet werden sollen. One problem with SDMA systems is that the direction must be determined to be transmitted in the signals to a mobile station. Unter bestimmten Umständen wird ein relativ schmaler Strahl zum Senden eines Signals von einer Basis-Sende-/Empfangsstation zu einer Mobilstation verwendet. Under certain circumstances, a relatively narrow beam is used for transmitting a signal from a base transmitting / receiving station to a mobile station. Die Richtung dieser Mobilstation muss daher einigermaßen genau abgeschätzt werden. Therefore, the direction of that mobile station must be reasonably accurately estimated. Ein Signal von einer Mobilstation wird bekanntermaßen im Allgemeinen mehreren Wegen zu einer BTS folgen. A signal from a mobile station is known to be generally follow several paths to the BTS. Diese Vielzahl von Wegen wird in Allgemeinen als Multipath, bzw. Mehrwege bezeichnet. This variety of ways is referred to generally as multipath or multipath. Ein gegebenes, durch die Mobilstation gesendetes Signal kann von der Basis-Sende-/Empfangsstation aufgrund dieser Mehrwegeeffekte aus mehr als einer Richtung empfangen werden. A given, transmitted by the mobile station signal may be received from the base transmitting / receiving station due to these multipath effects from more than one direction.
  • Beispiele von Patenten, die Verfahren und Vorrichtungen zur gerichteten Funkübertragung betreffen, schließen die WO-A-96/37969, EP-A-0647978 und EP-A-0729285 ein. Examples of patents relating to methods and apparatus for directional radio communication include WO-A-96/37969, EP-A-0647978 and EP-A-0729285 a. Insbesondere die WO-A-96/37969 offenbart Basisstationseinrichtungen zum Empfangen eines Signals mittels einer Antennengruppe und enthält einen Empfänger, der jederzeit die Richtungen überwacht, aus denen die besten Signalkomponenten von Mobilstationen empfangen werden. In particular, WO-A-96/37969 discloses base station equipment for receiving a signal via an antenna group and including a receiver which monitors at all times the directions from which the best signal components are received by mobile stations. Diese Informationen können auch in den Basisstationseinrichtungen in der Downlink-Richtung verwendet werden. This information can also be used in the base station equipment in the downlink direction. Eine Übertragungseinheit stimmt das Signal mit der Phase derart ab, dass die Winkel der größten Verstärkung von dem oder jedem Antennenstrahlpunkt in die gewünschten Richtungen zeigen. A transmission unit, the signal agrees with the phase in such a way from that the angles of the greatest gain of the or show each antenna beam point in the desired directions.
  • Die WO-A-96/37969 beschreibt außerdem eine Basisstation, die die Anzahl, Form oder Richtung der Antennenstrahlen, variieren kann, die sie zum Übertragen des für die Mobilstation bestimmten Signals verwendet. WO-A-96/37969 also describes a base station that may vary the number, shape or direction of the antenna beams it uses for transmitting the determined for the mobile station signal. Die Basisstation kann auch von der Mobilstation empfangene Verbindungsqualitätsinformationen zum Einstellen der Übertragungsleistung aller Antennenstrahlen verwenden, wenn die Messungsergebnisse keine Verbesserung in der Signalqualität zeigen. The base station may also use from the mobile station received link quality information for setting the transmission power of all antenna beam if the measurement results show no improvement in the signal quality. Die WO-A-96/37969 beschreibt an sich ein Versuch-und-Irrtum-Verfahren zur Verbesserung einer Signalqualität bei einer Kommunikation zwischen einer BTS und einer Mobilstation. WO-A-96/37969 describes in a trial-and-error method of improving signal quality in communication between a BTS and a mobile station.
  • Ein Problem bei den Übertragungsverfahren gemäß dem Stand der Technik besteht darin, dass sie sich mit der Frage, wie viel Leistung in zumindest eine bestimmte Richtung zu einer bestimmten Mobilstation zu senden ist, auf einer Signalqualität beruhend befassen. A problem with the transmission method according to the prior art is that they, based deal with the question of how much power in at least one direction to be transmitted to a particular mobile station on a signal quality. Ein derartiger Ansatz erfordert eine relativ komplexe Berechnung zur Verbesserung der Signalqualität. Such an approach requires a relatively complex calculation to improve signal quality. Ein einfaches Verfahren wäre wünschenswert. A simple method would be desirable.
  • Ein zusätzliches Problem liegt darin, dass die Richtung, in der ein Signal durch die BTS zu der Mobilstation zu senden ist, auf der Grundlage der von der BTS von der Mobilstation empfangenen Uplink-Signale bestimmt wird. An additional problem is that the direction in which a signal through the BTS is to send to the mobile station, is determined on the basis of the received by the BTS from the mobile station uplink signals. Die Frequenzen der von der Mobilstation zu der BTS gesendeten Downlink-Signale unterscheiden sich jedoch von den Frequenzen, die für die von der BTS an die Mobilstation gesendeten Signale verwendet werden. However, the frequencies of the transmitted from the mobile station to the BTS downlink signals are different from the frequencies used for the signals sent from the BTS to the mobile station signals. Der Unterschied in den in den Uplink- und Downlink-Signalen verwendeten Frequenzen bedeutet, dass sich das Verhalten des Kanals in der Uplink-Richtung von dem Verhalten des Kanals in der Downlink-Richtung unterscheiden kann. The difference in the used in the uplink and downlink frequencies signals means that the behavior of the channel may be different in the uplink direction from the behavior of the channel in the downlink direction. Somit wird die beste Richtung für die Uplink-Signale nicht immer die beste Richtung für die Downlink-Signale sein. Thus, the best direction for the uplink signals will not always be the best direction for the downlink signals.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sollen ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung für eine gerichtete Funkübertragung bereitstellen. Embodiments of the present invention, an improved method and an improved apparatus for directional radio transmission are intended to provide.
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur gerichteten Funkübertragung zwischen einer ersten Station und einer zweiten Station bereitgestellt, mit den Schritten: According to a first aspect of the invention a method of directional radio communication between a first station and a second station is provided, comprising the steps of:
    Empfangen eines von der zweiten Station übertragenen ersten Signals an der ersten Station, wobei das erste Signal aus einer Vielzahl unterschiedlicher Richtungen empfangbar ist, Receiving a transmitted from the second station the first signal at the first station, said first signal from a plurality of different directions can be received,
    Bestimmen einer Hauptstrahlrichtung, aus der das erste Signal durch die erste Station empfangen wird; Determining a principal beam direction from which the first signal is received by the first station;
    Definieren einer Vielzahl an Strahlrichtungen zum Senden eines Ausstrahlungsstrahls an der ersten Station, wobei jede der Strahlrichtungen auswählbar ist, gekennzeichnet durch den Schritt Defining a plurality of beam directions for transmitting a radiation beam at the first station, each of said beam directions is selectable, characterized by the step
    Auswählen der bestimmten Hauptstrahlrichtung und zumindest einer anderen Hilfstrahlrichtung an der ersten Station, wobei die zumindest eine Hilfsstrahlrichtung zu der bestimmten Hauptstrahlrichtung benachbart ist, und Senden eines zweiten Signals von der ersten Station zu der zweiten Station in den gewählten Strahlrichtungen, wobei die Sendeleistung in jeder der Strahlrichtungen individuell bestimmbar ist, und wobei die Stärke des zweiten Signals, das in der zumindest einen Hilfsrichtung gesendet wird, kleiner als die Stärke des zweiten Signals ist, das in der bestimmten Hauptstrahlrichtung gesendet wird. Selecting the determined principal beam direction and at least one other auxiliary beam direction at the first station, wherein the one sub-beam toward the determined principal beam direction is at least adjacent, and transmitting a second signal from the first station to the second station in the selected beam directions, wherein the transmission power of the in each beam directions is individually determinable and wherein the strength of the second signal in the at least one auxiliary direction is sent, is less than the strength of the second signal transmitted in said determined principal beam direction.
  • Durch die Verwendung dieses Verfahrens wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass das durch die erste Station gesendete Signal von der zweiten Station empfangen wird. By using this method increases the probability that the signal transmitted by the first station is received by the second station. Da die Stärke des zweiten von der zweiten Station in der Hilfsrichtung gesendeten Signals von einem Parameter des ersten in dieser Richtung empfangenen Signals abhängig ist, kann, wenn beispielsweise ein relativ starkes Signal durch die zweite Station in der zumindest einen Hilfsrichtung empfangen wird, ein relativ starkes Signal zu der ersten Station in der zumindest einen Hilfsrichtung gesendet werden. Since the strength of the second transmitted from the second station in the auxiliary direction signal is dependent on a parameter of the first signal received in that direction signal, when, for example, a relatively strong signal is received an auxiliary direction by the second station in the at least, a relatively strong signal to the first station in the at least one auxiliary direction will be sent.
  • In der Praxis kann das erste Signal durch die erste Station aus einer Vielzahl von Richtungen empfangen werden. In practice, the first signal can be received by the first station from a plurality of directions. Nur eine dieser Richtungen wird als die bestimmte Hauptrichtung ausgewählt. Only one of these directions is selected as the specific main direction. Die bestimmte Hauptrichtung kann auf eine Anzahl verschiedener Arten ausgewählt werden. The particular main direction can be selected on a number of different ways. Die bestimmte Hauptrichtung kann beispielsweise als die Richtung ausgewählt werden, aus der das erste Signal durch die erste Station mit der größten Leistung oder Stärke empfangen wird. The determined principal direction may be selected as the direction, for example, from which the first signal is received by the first station with the largest power or strength. Ersatzweise kann die bestimmte Hauptrichtung als die Richtung gewählt werden, aus der das erste Signal als erstes durch die erste Station empfangen wird. Alternatively, the determined principal direction may be selected as the direction from which the first signal is first received by the first station. Dies entspricht dem Signal, das dem kürzesten Weg gefolgt ist, der der Weg der Sichtlinie sein kann. This corresponds to the signal which has followed the shortest path, which may be the way of the line of sight.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält das erste Signal eine bekannte Datenfolge und das Verfahren umfasst ferner den Schritt Korrelieren des empfangenen Datensignals mit der bekannten Datenfolge zum Erhalten der Kanalimpulsantwort. In one embodiment of the present invention, the first signal includes a known data sequence and the method further comprises the step of correlating the received data signal with the known data sequence to obtain the channel impulse response. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die empfangenen Datensignale mit einer lokal erzeugten Kopie der bekannten Datenfolge korreliert. In a preferred embodiment, the received data signals are correlated with a locally generated replica of the known data sequence. Die Kanalimpulsantwort wird zum Bestimmen verwendet, welche Richtung die Hauptrichtung sein soll. The channel impulse response is used to determine which direction is to be the principal direction. Die Kanalimpulsantwort kann beispielsweise für alle Kanäle gemäß den verschiedenen Richtung bestimmt werden, aus denen das erste Signal empfangen wird. The channel impulse response may be determined, for example, for all the channels according to the different direction from which the first signal is received. Die derart empfangene Kanalimpulsantwort ist ein Maß für den verfügbaren Umfang des gewünschten von der ersten Station empfangenen Signals. The thus-received channel impulse response is a measure of the available circumference of the desired received signal from the first station. Einige Parameter der Kanalimpulsantwort jedes Kanals können zum Ermitteln miteinander verglichen werden, welche der Richtungen das erste Signal mit maximaler Energie oder minimaler Verzögerung liefert. Some parameters of the channel impulse response of each channel can be compared to determine which provides the directions of the first signal with maximum energy or the minimum delay. Das Signal mit der minimalen Verzögerung ist das erste durch die erste Station empfangene Signal. The signal with the minimum delay is the first signal received by the first station.
  • Die zumindest eine Hilfsrichtung kann die Richtungen auf beiden Seiten der bestimmten Hauptrichtung umfassen. The at least one auxiliary direction may comprise the directions on either side of the determined principal direction.
  • Die Stärke des zweiten Signals in der zumindest einen Hilfsrichtung ist vorzugsweise kleiner oder gleich der Stärke des zweiten Signals in der bestimmten Hauptrichtung. The strength of the second signal in the at least one auxiliary direction is preferably less than or equal to the strength of the second signal in the determined principal direction.
  • Das Verfahren umfasst vorzugsweise den Schritt Definieren an der ersten Station einer Vielzahl an Strahlrichtungen zum Senden eines Ausstrahlungsstrahls, wobei jede der Strahlrichtungen individuell auswählbar ist. The method preferably includes the step of defining at the first station a plurality of beam directions for transmitting a radiation beam, wherein each of said beam directions is individually selectable. Die Sendeleistung für jede Strahlrichtung kann individuell bestimmbar sein, wobei die Sendeleistung des Strahls in der oder jeder Hilfsrichtung kleiner als die Sendeleistung in der Richtung des Hauptstrahls ist. The transmit power for each beam direction may be individually determinable, wherein the transmission power of the beam in the or each auxiliary direction is less than the transmission power in the direction of the main beam.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, ist das Verhältnis der Stärke des zweiten Signals in der zumindest einen Hilfsrichtung zur Stärke des zweiten Signals in der bestimmten Hauptstrahlrichtung proportional zum Verhältnis der Stärke des ersten durch die erste Station empfangenen Signals aus der zumindest einen Hilfsrichtung zur Stärke des ersten durch die erste Station in der bestimmten Hauptrichtung empfangenen Signals. In one embodiment of the invention, the ratio of the strength of the second signal in the at least one auxiliary direction to the strength of the second signal in the determined principal beam direction proportional to the ratio of the strength of the first signal received by the first station signal from the at least one auxiliary direction to the strength of the first by the first station in said determined principal direction received signal. Diese zwei Verhältnisse sind vorzugsweise gleich. These two ratios are preferably the same.
  • Wenn die Stärke des ersten in der zumindest einen Hilfsrichtung empfangenen Signals sehr viel kleiner als die Stärke des ersten in der Richtung der bestimmten Hauptrichtungen empfangenen Signals ist, wird das zweite Signal vorzugsweise nur in der bestimmten Hauptrichtung von der ersten Station zu der zweiten Station gesendet. If the strength of the first in the at least one auxiliary direction the received signal is very much smaller than the strength of the first signal received in the direction of the determined principal direction signal, the second signal is preferably transmitted only in the determined principal direction from the first station to the second station. Wenn die Stärke des ersten in der bestimmten Hauptrichtung und des ersten in der zumindest eine Hilfsrichtung empfangenen Signals im wesentlichen gleich ist, ist die zweite Station jedoch zum Senden dieses Signals in der bestimmten Hauptrichtung und in der zumindest einen Hilfsrichtung mit der im wesentlichen gleichen Signalstärke eingerichtet. However, if the strength of the first in the determined principal direction and first in the at least one auxiliary direction the received signal is substantially equal to the second station is set up at least one auxiliary direction at substantially the same signal strength for transmitting this signal in the determined principal direction and in the , Wenn bestimmt wird, dass das erste Signal hauptsächlich aus der Hauptrichtung empfangen wird, wird das zweite Signal daher nur in dieser Richtung gesendet. If it is determined that the first signal is received mainly from the main direction, the second signal is therefore transmitted only in this direction. Wenn jedoch bestimmt wird, dass das erste Signal mit ungefähr derselben Stärke aus zwei oder mehr Richtungen empfangen wird, wird das zweite Signal mit der im wesentlichen gleichen Stärke in diese zwei oder mehr Richtungen gesendet. If it is determined that the first signal of approximately the same strength from two or more directions is received, the second signal having the substantially same thickness in these two or more directions is transmitted. Zwischen diesen beiden Grenzfällen wird es natürlich Situationen geben, bei denen die Stärke des zweiten Signals in der zumindest einen Hilfsrichtung kleiner als die Stärke des zweiten Signals in der bestimmten Hauptrichtung ist. Between these two extreme cases, it will of course be situations in which the strength of the second signal in the at least one auxiliary direction is less than the strength of the second signal in the determined principal direction.
  • Die Stärke des zweiten durch die erste Station in der zumindest einen der bestimmten Hauptrichtungen und in der zumindest einen Hilfsrichtung übertragenen Signals ist vorzugsweise von der Stärke des ersten durch die erste Station aus den entsprechenden Richtungen empfangenen Signals abhängig. The strength of the second by the first station in the at least one of said determined principal directions and the at least one auxiliary direction transmitted signal is preferably dependent on the strength of the first received by the first station from the corresponding directions signal. Die Stärke des zweiten Signals in zumindest einer der bestimmten Hauptrichtungen und der zumindest einen Hilfsrichtung kann von der Durchschnittsstärke einer Vielzahl vorhergehender, an der ersten Station von der zweiten Station empfangener Signale abhängig sein. The strength of the second signal in at least one of the determined principal directions and the at least one auxiliary direction may be dependent on the first station from the second station received signals from the average strength of a plurality of previous. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Stärke des zweiten Signals in einer der bestimmten Hauptrichtung und der zumindest einen Hilfsrichtung von der Stärke des ersten in der entsprechenden Richtung empfangenen Signals abhängig, und die Stärke des zweiten Signals in der anderen bestimmten Hauptrichtung und der zumindest einen Hilfsrichtung ist von der Durchschnittsstärke einer Vielzahl vorhergehender an der ersten Station von der zweiten Station in der entsprechenden Richtung empfangener Signale abhängig. In a preferred embodiment, the strength of the second signal in one of the determined principal direction and said at least one auxiliary direction to the strength of the first received in the corresponding direction signal is related, and the strength of the second signal in the other determined principal direction and the at least one auxiliary direction previous dependent on the average strength of a plurality of the first station from the second station in the corresponding direction of received signals. Es wird bevorzugt, dass die Stärke des zweiten Signals in der bestimmten Hauptrichtung auf der Stärke des ersten Signals beruht, während die Stärke des zweiten Signals in der zumindest einen Hilfsrichtung auf der Grundlage der Durchschnittsstärke einer Vielzahl vorhergehender von der zweiten Station empfangener Signale bestimmt wird. It is preferred that the strength of the second signal in the determined principal direction on the strength of the first signal based, while the strength of the second signal in an auxiliary direction on the basis of the average strength of a plurality is previous determined from the second station of received signals at least. Die Leistung in der Hauptrichtung kann daher bei jedem empfangenen Signal für den Versuch aktualisiert werden, den Weg der zwischen der ersten und zweiten Station wirkenden Kanalveränderungen schnell zu verfolgen. The power in the main direction can be updated for each received signal for the experiment, therefore, to follow the path of the force acting between the first and second station channel variations quickly. Im Gegensatz dazu kann die Leistung in der zumindest einen Hilfsrichtung langsam auf Veränderungen reagieren, um zu versuchen den durch die zweite Station empfangenen Signalpegel zu erhöhen. In contrast, the performance can be at least one auxiliary direction react slowly to changes in to try to increase the signal received by the second station signal level. Das kann zu einer erhöhen Wahrscheinlichkeit führen, dass ein Signal von der ersten Station durch die zweite Station empfangen wird. This can increase to a lead probability that a signal from the first station by the second station is received.
  • Ein Strahl in der oder einer der zumindest einen Hilfsrichtungen kann einen in der bestimmten Hauptstrahlrichtung definierten Strahl überlappen. A beam in the or one of the at least one auxiliary direction may overlap a defined in the determined principal beam direction beam. Bei einem Vorschlag überlappt der oder einer der zumindest einen Hilfsstrahlen die Winkelspreizung des bestimmten Hauptstrahls bis zur Hälfte. In one proposed by the or one of the at least one sub-beams overlaps the angular spread of the determined principal beam up to half.
  • Das Verfahren umfasst vorzugsweise den Schritt Bestimmen, ob der Abstand der zweiten Station von ersten Station unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, und wenn das der Fall ist, wird das zweite von der ersten Station zu der zweiten Station gesendete Signal mit einer relativ weiten Winkelspreizung gesendet. The method preferably includes the step of determining whether the distance of the second station of the first station is below a predetermined value, and if that is the case, the second transmitted from the first station to the second station signal with a relatively wide angular spread is sent. Die gesamte erreichte Winkelspreizung ist insbesondere vorzugsweise größer als die die erreicht wird, wenn der Abstand zwischen den ersten und zweiten Stationen oberhalb eines bestimmten Wertes liegt und die Hauptrichtung und zumindest eine andere Hilfsrichtung zum Senden des Signals verwendet werden. The total angular spread achieved is preferably greater than the particular achieved when the distance between the first and second stations is above a certain value and the principal direction and at least one other auxiliary direction are used for transmitting the signal.
  • Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine erste Station für gerichtete Funkübertragung mit einer zweiten Mobilstation bereitgestellt, wobei die Vorrichtung aufweist: According to the second aspect of the present invention, a first station for directional radio transmission is provided with a second mobile station, said apparatus comprising:
    eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines ersten durch die zweite Station gesendeten Signals, wobei das erste Signal aus einer Vielzahl an unterschiedlichen Richtungen empfangbar ist, receiving means for receiving a first transmitted by the second station signal, the first signal of a plurality of different directions can be received,
    eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Hauptrichtung, aus der das erste Signal empfangen wird, eine Sendeeinrichtung zum Senden eines zweiten Signals von der ersten Station zu der zweiten Station, wobei die Sendeeinrichtung eingerichtet ist, einen Ausstrahlungsstrahl in einer Vielzahl an Strahlrichtungen zu senden, wobei jede der Strahlrichtungen auswählbar ist, wobei die erste Station dadurch gekennzeichnet ist, dass sie weiter aufweist: To send a determination means for determining the principal direction from which said first signal is received, transmitting means for transmitting a second signal from the first station to the second station, wherein the transmitting means is arranged a radiation beam in a plurality of beam directions, wherein each of is selected beam directions, wherein the first station being characterized in that it further comprises:
    eine Steuereinrichtung zum Steuern der Sendeeinrichtung, a control means for controlling said transmitting means,
    wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die Sendeeinrichtung zum Senden des zweiten Signals zu der zweiten Station in der bestimmten Hauptstrahlrichtung zu steuern, wobei die wenigstens eine Hilfsrichtung der bestimmten Hauptrichtung benachbart ist, wobei die Sendeleistung in jeder der Strahlrichtungen individuell bestimmbar ist und wobei die Stärke des zweiten in der wenigstens einen Hilfsrichtung gesendeten Signals kleiner als die Stärke des zweiten in der bestimmten Hauptrichtung gesendeten Signals ist. wherein said control means is adapted to control the transmitting means for transmitting the second signal to the second station in the determined principal beam direction, wherein adjacent at least one auxiliary direction of the determined principal direction, wherein the transmission power is determined individually in each of the beam directions and the strength of the second in the transmitted at least one auxiliary direction is less than the signal strength of the second transmitted in the determined principal direction signal.
  • Die Empfangseinrichtung und die Sendeeinrichtung können ein Antennen-Array umfassen, das zum Bereitstellen einer Vielzahl von Signalstrahlen in einer Vielzahl an unterschiedlichen Richtungen eingerichtet ist. The receiving means and the transmitting means may comprise an antenna array which is arranged to provide a plurality of signal beams in a plurality of different directions. Das Antennen-Array kann ein phasengesteuertes Antennen-Array (phased antenna array) oder eine Vielzahl separater Antennenelemente umfassen, von denen jedes zum Bereitstellen eines Strahls in einer definierten Richtung eingerichtet ist. The antenna array may comprise a phased antenna array (phased array antenna) or a plurality of separate antenna elements each of which is configured to provide a beam in a defined direction. Zwei separate Arrays, eines zum Empfangen von Signalen und das andere zum Senden von Signalen, können bereitgestellt sein. Two separate arrays, one for receiving signals and the other for transmitting signals, may be provided. Alternativ kann ein einzelnes Array sowohl zum Empfangen als auch zum Senden von Signalen bereitgestellt sein. Alternatively, a single array for both receiving and transmitting signals may be provided.
  • Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise zum Bestimmen des Leistungspegels für das Signal in der bestimmten Strahlrichtung und der zumindest einen anderen Strahlrichtung beruhend auf den relativen Energiepegeln des erstens in der bestimmten Strahlrichtung und der zumindest einen Hilfsrichtung empfangenen Signals eingerichtet. The controller is preferably based arranged on the relative energy levels of the specified first in the beam direction and said at least one auxiliary direction received signal to determine the power level for the signal in the determined beam direction and said at least one other beam direction. Die relativen Energiepegel können durch die Steuereinrichtung bestimmt werden, die zumindest einen Abschnitt des empfangenen ersten Signals mit einer bekannten Version dieses Signals oder eines Abschnitts dessen korreliert. The relative energy levels may be determined by the control means which correlates at least a portion of the received first signal with a known version of that signal or a portion thereof. Es versteht sich, dass das erste Signal eine Trainingsfolge umfassen oder enthalten kann, die eine bekannte Folge mit einer Referenz-Version dieser nicht verzerrten Trainingsfolge korrelierter Daten zum Bestimmen der Kanalimpulsantwort ist. It is understood that the first signal may comprise a training sequence, or contain, which is a known sequence with a reference version of this non-distorted training sequence of correlated data to determine the channel impulse response. Diese Informationen können zum Bestimmen der relativen Leistungspegel und zum Bestimmen der Hauptrichtung verwendet werden. This information can be used to determine the relative power levels and for determining the main direction.
  • Die Sendeeinrichtung kann zum Bereitstellen eines Ausstrahlungsstrahls in eine Vielzahl von Strahlrichtungen eingerichtet sein, wobei jede der Strahlrichtungen individuell auswählbar ist. The transmitting means may be arranged for providing a radiation beam into a plurality of beam directions, wherein each of said beam directions is individually selectable.
  • Eine Sendeleistung ist vorzugsweise für jede der Strahlrichtungen individuell bestimmbar, wobei die Sendeleistung des Strahls in der oder in jeder Hilfsrichtung geringer als die Sendeleistung in der Hauptstrahlrichtung ist. A transmission power is preferably determined individually for each of the beam directions, wherein the transmission power of the beam is less than the transmission power in the main beam direction in the or each auxiliary direction.
  • Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf zellulare Übertragungsnetze anwendbar. The present invention is particularly applicable to cellular communications networks. Bei derartigen Netzen kann die erste Station eine Basis-Sende-/Empfangsstation sein, während die zweite Station eine Mobilstation ist. In such networks the first station may be a base transmitting / receiving station, while the second station is a mobile station. Es versteht sich jedoch, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung auf andere Arten von Funkübertragungsnetzen wie beispielsweise PCN (Private Communication Networks, private Übertragungsnetze) oder dergleichen angewendet werden können. However, it is understood that embodiments of the invention to other types of radio transmission networks such as PCN (Private Communication Networks and private transmission networks) or the like can be applied.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine schematische Ansicht einer Basis-Sende-/Empfangsstation (BTS) und der zugehörigen Zellenabschnitte; a schematic view of a base transmitting / receiving station (BTS) and the respective cell sections;
  • 2 2 eine vereinfachte Darstellung eines Antennen-Arrays und der Basis-Sende-/Empfangsstation, a simplified representation of an antenna array and the base transmitting / receiving station,
  • 3 3 ein fixiertes von dem Antennen-Array von a fixed from the antenna array of 2 2 bereitgestelltes Strahlmuster, -supplied beam pattern,
  • 4 4 eine schematische Ansicht der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung von a schematic view of the digital signal processing means of 2 2 , und , and
  • 5 5 die Kanalimpulsantwort für vier Kanäle aus den acht Kanälen. the channel impulse response for four channels out of eight channels.
  • Zuerst wird auf First, on 1 1 Bezug genommen, die drei eine Zelle Reference is made, the three a cell 3 3 eines zellularen Mobiltelefonnetzes definierende Zellenabschnitte a cellular mobile telephone network defining cell portions 2 2 zeigt. shows. Die drei Zellenabschnitte The three cell sections 2 2 werden durch entsprechende Basis-Sende/-Empfangsstationen (BTS) be appropriate base transmitting / receiving stations (BTS) 4 4 bedient. served. Drei separate Basis-Sende-Empfangsstationen Three separate base transceiver stations 4 4 sind an dem gleichen Ort vorgesehen. are provided at the same location. Jede BTS besitzt eine Sende-/Empfangseinrichtung, die Signale zu und von einem entsprechenden der drei Zellenabschnitte Each BTS has a transmitting / receiving device, the signals to and from a corresponding one of the three cell portions 2 2 sendet und empfängt. transmits and receives. Somit ist für jeden Zellenabschnitt Thus, for each cell section 2 2 eine dedizierte Basis-Sende-/Empfangsstation bereitgestellt. providing a dedicated base transmitting / receiving station. Jede BTS each BTS 4 4 kann daher mit Mobilstationen (MS) wie beispielsweise Mobiltelefonen kommunizieren, die sich in entsprechenden Zellenabschnitten can therefore with mobile stations (MS) such as mobile phones communicate, resulting in corresponding cell portions 2 2 befinden. are located.
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel wird im Kontext eines GSM-(Global System for Mobil Communications, globales System für Mobilkommunikation)Netzes, beschrieben. The present embodiment is (Global System for Mobile Communications, Global System for Mobile Communications) network described in the context of a GSM. Beim GSM-System wird ein Frequenz-/Zeitvielfachzugriff-F/TDMA-System verwendet. In the GSM system, a frequency / time division multiple access F / TDMA system is used. Zwischen dem BTS Between the BTS 4 4 und der MS werden Daten in Bündeln gesendet. and the MS data is sent in bundles. Die Datenbündel umfassen eine Trainingsfolge, die eine bekannte Datenfolge ist. The data bundles include a training sequence which is a known data sequence. Der Zweck der Trainingsfolge wird nachstehend beschrieben. The purpose of the training sequence is described below. Jedes Datenbündel wird in einem gegebenen Frequenzband in einem vorbestimmten Zeitschlitz in diesem Frequenzband gesendet. Each data burst is transmitted in a given frequency band in a predetermined time slot in that frequency band. Die Verwendung eines gerichteten Antennen-Arrays ermöglicht auch einen Raumvielfachzugriff zu erreichen. The use of a directional antenna array allows also to achieve a space division multiple access. In Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird somit jedes Datenbündel in einem gegebenen Frequenzband, in einem gegebenen Zeitschlitz und in einer gegebenen Richtung gesendet. In embodiments of the present invention, each data burst therefore is transmitted in a given frequency band in a given time slot and in a given direction. Ein zugeordneter Kanal kann für ein gegebenes, in der gegebenen Frequenz, in dem gegebenen Zeitschlitz, und in der gegebenen Richtung gesendetes Datenbündel definiert werden. An associated channel can be defined for a given, transmitted in the given frequency, in the given time slot, and in the given direction data burst. Wie nachstehend näher ausgeführt wird, wird bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung das gleiche Datenbündel in dem gleichen Frequenzband, in dem gleichen Zeitschlitz, aber in zwei unterschiedlichen Richtungen gesendet. is carried out in more detail below, is sent the same data burst in the same frequency band, in the same time slot but in two different directions, in some embodiments of the invention.
  • 2 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Antennen-Arrays shows a schematic view of an antenna array 6 6 einer BTS a BTS 4 4 , die als Sende-/Empfangsstation handelt. Acting as a transmitter / receiver station. Es versteht sich, dass das in It is understood that in 2 2 gezeigte Array array shown 6 6 nur einen der drei in only one of the three in 1 1 gezeigten Zellenabschnitte bedient. Cell portions shown served. Zwei weitere Antennen-Arrays Two further antenna arrays 6 6 werden zum Bedienen der anderen Zellenabschnitte be to operate the other cell sections 2 2 bereitgestellt. provided. Das Antennen-Array The antenna array 6 6 besitzt acht Antennen-Elemente a 1 ... a 8 . has eight antenna elements a 1 ... a. 8 Die Elemente a 1 ... a 8 sind angeordnet, einen Abstand einer halben Wellenlänge zwischen jedem Antennen-Element a 1 ... a 8 aufzuweisen, und sind in einer horizontalen Reihe in gerader Linie angeordnet. The elements a1 ... a8 are arranged to have a spacing of a half wavelength between each antenna element a 1 ... a 8, and are arranged in a horizontal row in a straight line. Jedes Antennen-Element a 1 ... a 8 ist zum Senden und Empfangen von Signalen eingerichtet und kann jede geeignete Konstruktion haben. Each antenna element a 1 ... a 8 is configured to send and receive signals and can have any suitable construction. Jedes Antennen-Element a 1 ... a 8 kann eine Dipol-Antenne, eine Patch-Antenne oder jede andere geeignete Antenne sein. Each antenna element a 1 ... a 8 may be a dipole antenna, a patch antenna or any other suitable antenna. Die acht Antennen-Elemente a 1 ... a 8 definieren zusammen eine Phased-Array-Antenne The eight antenna elements a1 ... a8 together define a phased array 6 6 . ,
  • Wie bekannt, wird jedem Antennen-Element a 1 ... a 8 der Phased-Array-Antenne As is known, each antenna element a 1 ... a 8 of the phased array 6 6 das gleiche zu einer Mobilstation zu sendende Signal zugeführt. supplied the same to a mobile station signal to be transmitted. Die Phasen der Signale, die den entsprechenden Antennen-Elementen a 1 ... a 8 zugeführt werden, sind jedoch zu einander verschoben. The phases of the signals which are supplied to the respective antenna elements a 1 ... a 8 are, however, displaced to each other. Die Unterschiede in der Phasenbeziehung zwischen den den entsprechenden Antennen-Elementen a 1 ... a 8 zugeführten Signalen führt zu einem gerichteten Abstrahlungsmuster. The differences in the phase relationship between the respective antenna elements a 1 ... a 8 supplied signals leads to a directional radiation pattern. Somit kann ein Signal von der BTS Thus, a signal from the BTS 4 4 nur in bestimmte Richtungen in dem mit dem Array only in certain directions in which the array 6 6 verbundenen Zellenabschnitt associated cell section 2 2 gesendet werden. be sent. Das durch das Array The through the array 6 6 erreichte, gerichtete Strahlungsmuster ist eine Folge konstruktiver und destruktiver Störungen, die zwischen zu einander phasenverschobenen und durch jedes Antennen-Element a 1 ... a 8 gesendeten Signalen entstehen. reached, directional radiation pattern is a consequence of constructive and destructive interference caused to each other between and phase-shifted by each antenna element a 1 ... a 8 transmitted signals. In dieser Hinsicht wird auf In this respect, on 3 3 Bezug genommen, die das mit dem Antennen-Array Referring to the with the antenna array 6 6 erreichte gerichtete Ausstrahlungsmuster darstellt. is reached directional emission pattern. Dieses Antennen-Array This antenna array 6 6 kann zum Bereitstellen eines Strahls b 1 ... b 8 in einer der in may for providing a beam b 1 ... b 8 in one of the in 3 3 dargestellten acht Richtungen gesteuert werden. illustrated eight directions can be controlled. Das Antennen-Array The antenna array 6 6 kann beispielsweise zum Senden eines Signals zu einer MS nur in der Richtung des Strahls b 5 oder nur in der Richtung des Strahls b 6 gesteuert werden. can be controlled for example 6 for transmitting a signal to a MS only in the direction of beam b5 or only in the direction of the beam b. Wie nachstehend näher ausgeführt wird, kann das Antennen-Array As will be explained in more detail below, the antenna array can 6 6 zum Senden eines Signals in mehr als eine Strahlrichtung zur gleichen Zeit gesteuert werden. are controlled for transmitting a signal into more than one beam direction at the same time. Ein Signal kann beispielsweise in zwei durch Strahl b 5 und Strahl b 6 definierte Richtungen gesendet werden. A signal can for example be sent b 6 directions defined by beam b into two 5 and beam.
  • 3 3 ist lediglich eine schematische Darstellung der acht möglichen, mit dem Antennen-Array is merely a schematic representation of the eight possible, with the antenna array 6 6 erreichbaren Strahlrichtungen. achievable beam directions. In der Praxis wird zwischen benachbarten Strahlen jedoch tatsächlich eine Überlappung vorliegen, um sicherzustellen, dass der gesamte Zellabschnitt In practice, however, actually be an overlap between adjacent beams to ensure that the entire cell portion 2 2 durch das Antennen-Array through the antenna array 6 6 bedient wird. is operated.
  • Die relative Phase des an jedem Antennen-Element a 1 ... a 8 bereitgestellten Signals wird durch eine Butler-Matrix-Schaltung The relative phase of the provided at each antenna element a 1 ... a 8 signal by a Butler matrix circuitry 8 8th gesteuert, so dass ein Signal in der gewünschten Strahlrichtung oder in den gewünschten Strahlrichtungen gesendet werden kann. controlled so that a signal in the desired beam direction or in the desired beam directions can be sent. Die Butler-Matrix-Schaltung The Butler matrix circuitry 8 8th liefert somit eine Phasenverschiebungsfunktion. thus provides a phase shifting function. Die Butler-Matrix-Schaltung The Butler matrix circuitry 8 8th besitzt acht Eingänge has eight inputs 10a 10a - h H des BTS BTS 4 4 und acht Ausgänge, einen zu jedem Antennen-Element a 1 ... a 8 . and eight outputs, one to each antenna element a 1 ... a. 8 Die durch die entsprechenden Eingänge By the corresponding inputs 10a 10a - h H empfangenen Signale umfassen die zu sendenden Datenbündel. received signals include the data to be transmitted bundle. Jeder der acht Eingänge Each of the eight inputs 10a 10a - h H stellt die Strahlrichtung dar, in der ein gegebenes Datenbündel gesendet werden kann. represents the beam direction in which a given data burst can be sent. Wenn die Butler-Matrix-Schaltung If the Butler matrix circuitry 8 8th beispielsweise ein Signal auf dem ersten Eingang For example, a signal on the first input 10a 10a empfängt, legt die Butler-Matrix-Schaltung receiving sets the Butler matrix circuitry 8 8th das an Eingang the at input 10a 10a bereitgestellte Signal an jedes der Antennen-Elemente a 1 ... a 8 mit den erforderlichen Phasendifferenzen an, um die Erzeugung eines Strahls b 1 zu verursachen, so dass das Datenbündel in der Richtung des Strahls b 1 gesendet wird. signal provided to each of the antenna elements a 1 ... a 8 with the required phase differences in order to cause the generation of a beam b 1 so that the data burst in the direction of the beam b is transmitted. 1 Ein an Eingang One of input 10b 10b bereitgestelltes Signal verursacht in gleicher Weise die Erzeugung eines Strahls in der Richtung von Strahl b 2 , und so weiter. signal provided in the same way causes the generation of a beam in the direction of beam b 2, and so on.
  • Wie bereits ausgeführt, empfangen die Antennen-Elemente a 1 ... a 8 des Antennen-Arrays As already stated, receive the antenna elements a 1 ... a 8 of the antenna array 6 6 Signale von einer MS und senden auch Signale zu einer MS. Signals from a MS and also send signals to a MS. Ein durch eine MS gesendetes Signal wird im Allgemeinen durch jedes der acht Antennen-Elemente a 1 ... a 8 empfangen. A signal transmitted by a MS signal is generally received by each of the eight antenna elements a 1 ... a. 8 Es wird jedoch einen Phasenunterschied zwischen jedem der durch die entsprechenden Antennen-Elemente a 1 ... a 8 empfangenen Signale geben. But there will be a phase difference between each of the signals received by the respective antenna elements a 1 ... a 8 signals. Die Butler-Matrix-Schaltung The Butler matrix circuitry 8 8th kann deshalb aus den relativen Phasen der von den Antennen-Elementen a 1 ... a 8 empfangenen Signale die Strahlrichtung bestimmen, aus der das Signal empfangen wurde. can therefore determine the beam direction from the relative phases of the signals received by the antenna elements a 1 ... a 8 signals, from which the signal was received. Die Butler-Matrix-Schaltung The Butler matrix circuitry 8 8th hat somit acht Eingänge, einen von jedem der Antennen-Elemente a 1 ... a 8 für das von jedem Antennen-Element empfangene Signal. thus has eight inputs, one from each of the antenna elements a 1 ... a 8 for the received signal from each antenna element. Die Butler-Matrix-Schaltung The Butler matrix circuitry 8 8th besitzt auch acht Ausgänge also has eight outputs 14a 14a - h H . , Jeder der Ausgänge Each of the outputs 14a 14a bis to 14h 14h entspricht einer bestimmten Strahlrichtung, aus der ein gegebenes Datenbündel empfangen werden kann. corresponds to a particular beam direction from which a given data burst can be received. Wenn das Antennen-Array If the antenna array 6 6 beispielsweise ein Signal von einer MS aus der Richtung des Strahls b 1 empfängt, wird die Butler-Matrix-Schaltung For example, a signal from a MS from the direction of beam b 1 receives, the Butler matrix circuitry is 8 8th das empfangene Signal auf Ausgang the received signal to output 14a 14a ausgeben. output. Ein empfangenes Signal aus der Richtung des Strahls b 2 wird die Ausgabe des empfangenen Signals der Butler-Matrix-Schaltung A received signal from the direction of beam b 2, the output of the received signal of the Butler matrix circuitry 8 8th auf Ausgang to the output 14b 14b verursachen, und so weiter. cause, and so on. Zusammengefasst ist es so, dass die Butler-Matrix-Schaltung In summary, it is so that the Butler matrix circuitry 8 8th auf den Antennen-Elementen a 1 ... a 8 acht Versionen des gleichen Signals empfängt, die zueinander phasenverschoben sind. receives on the antenna elements a 1 ... a 8 eight versions of the same signal which are phase shifted to each other. Aus den relativen Phasenverschiebungen bestimmt die Butler-Matrix-Schaltung From the relative phase shifts, the Butler matrix circuitry determines 8 8th die Richtung, aus der das empfangene Signal empfangen wurde, und gibt ein Signal auf einem gegebenen Ausgang the direction from which the received signal was received, and outputs a signal on a given output 14a 14a - h H in Abhängigkeit von der Richtung aus, aus der das Signal empfangen wurde. depending on the direction from which the signal was received.
  • Es versteht sich, dass es bei einigen Umgebungen aufgrund einer Reflektion des Signals, während es zwischen der MS und der BTS It is understood that in some environments, due to a reflection of the signal, while between the MS and the BTS 4 4 unterwegs ist, unter der Voraussetzung, dass die Reflektionen eine relative breite Winkelspreizung haben, scheinen kann, ein einzelnes Signal oder Datenbündel von einer MS käme aus mehr als einer Strahlrichtung. is on its way, provided that the reflections have a relatively broad angular spread, may seem a single signal or data set of an MS came from more than one beam direction. Die Butler-Matrix-Schaltung The Butler matrix circuitry 8 8th wird ein Signal an jedem Ausgang a signal on each output 14a 14a - h H bereitstellen, der den Strahlrichtungen entspricht, aus denen ein gegebenes Signal oder Datenbündel zu kommen scheint. provide corresponding beam directions from which a given signal or data burst appears to come. Somit kann das gleiche Datenbündel an mehr als einem Ausgang Thus, the same burst of data to more than one output 14a 14a - h H der Butler-Matrix-Schaltung the Butler matrix circuitry 8 8th bereitgestellt werden. to be provided. Die Signale der entsprechenden Ausgänge The signals of the respective outputs 14a 14a - h H können jedoch zueinander zeitverzögert sein. but may be delayed to each other.
  • Jeder Ausgang each output 14a 14a - h H der Butler-Matrix-Schaltung the Butler matrix circuitry 8 8th ist mit dem Eingang eines entsprechenden Verstärkers is connected to the input of a respective amplifier 16 16 verbunden, der das empfangene Signal verstärkt. connected which amplifies the received signal. Für jeden Ausgang For each output 14a 14a - h H der Butler-Matrix-Schaltung the Butler matrix circuitry 8 8th ist ein Verstärker is an amplifier 16 16 bereitgestellt. provided. Das verstärkte Signal wird dann durch eine entsprechende Signalverarbeitungseinrichtung The amplified signal is then passed through a respective signal processing means 18 18 verarbeitet, die das verstärkte Signal zum Herabsetzen der Frequenz des empfangenen Signals auf die Basisbandfrequenz behandelt, so dass das Signal durch die BTS processes that will handle the amplified signal for lowering the frequency of the received signal to the baseband frequency so that the signal through the BTS 4 4 verarbeitet werden kann. can be processed. Um das zu erreichen, entfernt die Verarbeitungseinrichtung To achieve this, from the processing device 18 18 die Trägerfrequenzkomponente von dem Eingangssignal. the carrier frequency component from the input signal. Wiederrum ist eine Verarbeitungseinrichtung In turn is a processing means 18 18 für jeden Ausgang for each output 14a 14a - h H der Butler-Matrix-Schaltung the Butler matrix circuitry 8 8th bereitgestellt. provided. Das empfangene, in analoger Form vorliegende Signal wird anschließend durch einen Analog-/Digital-(A/D)-Wandler The received, present in analog form signal is then through an analog / digital (A / D) converter 20 20 in ein digitales Signal umgewandelt. converted into a digital signal. Acht A/D-Wandler Eight A / D converter 20 20 sind bereitgestellt, einer für jeden Ausgang are provided, one for each output 14a 14a - h H der Butler-Matrix-Schaltung the Butler matrix circuitry 8 8th . , Das digitales Signal wird dann über einen entsprechenden Eingang The digital signal is then provides the corresponding input 19a 19a - h H zur weiteren Verarbeitung in eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung for further processing in a digital signal processing means 21 21 eingegeben. entered.
  • Die digitale Signalverarbeitungseinrichtung The digital signal processing device 21 21 umfasst auch acht Ausgänge also includes eight outputs 22a 22a - h H , von denen jeder ein digitales Signal ausgibt, das das zu einer gegebenen MS zu sendende Signal darstellt. Each of which outputs a digital signal representative of the MS to a given signal to be transmitted. Der ausgewählte Ausgang The selected output 22a 22a - h H stellt die Strahlrichtung dar, in die das Signal zu senden ist. represents the beam direction in which the signal is to be sent. Das digitales Signal wird durch einen Digital-/Analog-(D/A) Wandler The digital signal is converted by a digital / analog (D / A) converter 23 23 in ein analoges Signal gewandelt. converted into an analog signal. Für jeden Ausgang For each output 22a 22a - h H der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung the digital signal processing device 21 21 ist ein Digital- /Analog-Wandler is a digital / analog converter 23 23 bereitgestellt. provided. Das analoge Signal wird durch die Verarbeitungseinrichtung The analog signal is converted by the processing device 24 24 verarbeitet, die ein das analoge Signal auf die zu sendende Trägerfrequenz modulierender Modulator ist. processed, which is the analog signal to the modulating to be transmitted carrier frequency modulator a. Vor der Verarbeitung des Signals durch die Verarbeitungseinrichtung Before the processing of the signal by the processing device 24 24 befindet sich das Signal auf der Basisband-Frequenz. is the signal in the baseband frequency. Das sich ergebende Signal wird anschließend durch den Verstärker The resulting signal is then by the amplifier 26 26 verstärkt und an den entsprechenden Eingang amplified and applied to the corresponding input 10a 10a - h H der Butler-Matrix-Schaltung the Butler matrix circuitry 8 8th weitergegeben. passed. Für jeden Ausgang For each output 22a 22a - h H der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung ist eine Verarbeitungseinrichtung digital signal processing means is a processing means 24 24 und ein Verstärker and an amplifier 26 26 bereitgestellt. provided.
  • Nun wird auf is now on 4 4 Bezug genommen, die die digitale Signalverarbeitungseinrichtung Reference is made to the digital signal processing device 21 21 schematisch darstellt. schematically illustrates. Es versteht sich, dass die verschiedenen, in It is understood that the various, in 4 4 dargestellten Blöcke nicht unbedingt separaten Elementen einer wirklichen, die vorliegende Erfindung verkörpernden digitalen Signalverarbeitungseinrichtung Blocks shown not necessarily separate elements of an actual, embodying the present invention, digital signal processing means 21 21 entsprechen. correspond. Die verschiedenen, in The various in 4 4 dargestellten Blöcke entsprechen insbesondere den verschiedenen durch die digitalen Signalverarbeitungseinrichtung Blocks shown correspond in particular to the various by the digital signal processing means 21 21 ausgeführten Funktionen. Functions performed. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, ist die digitale Signalverarbeitungseinrichtung In one embodiment of the invention, the digital signal processing means 21 21 zumindest teilweise als integrierter Schaltkreis implementiert und mehrere Funktionen können durch das gleiche Element ausgeführt werden. implemented at least partially as an integrated circuit and a plurality of functions can be performed by the same element.
  • Jedes durch die digitale Signalverarbeitungseinrichtung Each of the digital signal processing device 21 21 an den entsprechenden Eingängen at the respective inputs 19a 19a - h H empfangene Signal wird an einen entsprechenden Kanalimpulsantwort-(CIR)-Schätzfunktionsblock received signal is provided to a respective channel (CIR) -Schätzfunktionsblock 30 30 eingegeben. entered. Der CIR- Schätzfunktionsblock The CIR estimator block 30 30 enthält eine Speicherkapazität, in der die geschätzte Kanalimpulsantwort gespeichert ist. contains a memory capacity in which the estimated channel impulse response is stored. Der CIR-Schätzfunktionsblock hat auch eine Speicherkapazität zum vorübergehenden Speichern des empfangenen Signals. The CIR estimator block also has a storage capacity for temporarily storing the received signal. Der Kanalimpulsantwort-Schätzfunktionsblock The channel impulse response estimator block 30 30 ist zum Schätzen der Kanalimpulsantwort des Kanals des entsprechenden Eingangs is for estimating the channel impulse response of the channel of the respective input 19a 19a - h H eingerichtet. set up. Wie bereits ausgeführt, kann für ein gegebenes, in dem ausgewählten Frequenzband, dem zugeteilten Zeitschlitz und in der Strahlrichtung, aus der das Signal empfangen wird, gesendetes Datenbündel ein zugeordneter Kanal definiert werden. As already stated, an associated channel can be defined for a given, in the selected frequency band, the allocated time slot and the beam direction from which the signal is received, transmitted data burst. Die Strahlrichtung, aus der das Signal empfangen wird, wird durch die Butler-Matrix-Schaltung The beam direction from which the signal is received is determined by the Butler matrix circuitry 8 8th ermittelt, so dass ein an Eingang determined so that at input 19a 19a der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung empfangenes Signal hauptsächlich das aus der Richtung von Strahl b 1 und so weiter empfangene Signal darstellt. the digital signal processing device mainly illustrating received signal from the direction of beam b1 and so on received signal. Es versteht sich, dass das an dem gegebenen Eingang empfangene Signal auch die Seitenkeulen des Signals enthalten kann, die beispielsweise an benachbarten Eingängen empfangen wurden. It is understood that the received signal at the given input may also include the side lobes of the signal received, for example, on adjacent inputs.
  • Jedes von einer Mobilstation MS an die BTS Each of a mobile station MS to the BTS 4 4 gesendete Datenbündel enthält eine Trainingfolge TS. Data sent bundle includes a training sequence TS. Die durch die BTS By the BTS 4 4 empfangene Trainingsfolge TS RX wird jedoch aufgrund von Rauschen und auch aufgrund von Mehrwegeeffekten beeinflusst, was zu Störungen zwischen benachbarten Bits der Trainingsfolge führt. received training sequence TS RX is affected due to noise and also due to multipath effects which leads to interference between adjacent bits of the training sequence. Diese letztere Störung ist als Intersymbolinterferenz bekannt. This latter disorder is known as inter-symbol interference. TS RX wird auch durch Interferenzen von anderen Mobilstationen beeinflusst, beispielsweise durch sich in anderen Zellen oder Zellabschnitten befindende, die gleiche Frequenz verwendende Mobilstationen, die eine Gleichkanalinterferenz verursachen. TS RX is also affected by interference from other mobile stations, for example by exploiting to Dende in other cells or cell portions, the same frequency used mobile stations that cause co-channel interference. Es versteht sich, dass ein gegebenes Signal von der MS mehr als einem Weg zum Erreichen der BTS folgen kann, und dass mehr als eine Version des gegebenen Signals von dem Antennen-Array It is understood that a given signal from the MS may follow more than one path to reach the BTS and more than one version of the given signal from the antenna array 6 6 aus einer gegebenen Richtung erfasst werden kann. can be detected from a given direction. Die von Eingang The input 19a 19a empfangene Trainingsfolge TS RX wird durch den CIR-Schätzfunktionsblock received training sequence TS RX is determined by the CIR estimator block 30 30 mit einer im Datenspeicher having a data memory 32 32 gespeicherten Referenz-Trainingsfolge kreuzkorreliert. stored reference training sequence is cross-correlated. Die Referenz-Trainingsfolge TS REF ist die anfangs durch die Mobilstation übertragene Trainingsfolge. The reference training sequence TS REF is the initially transmitted by the mobile station the training sequence. In der Praxis ist die empfangene Trainingsfolge TS RX ein auf eine Trägerfrequenz moduliertes Signal, während die Referenz-Trainingsfolge TS REF als Bit-Folge in dem Datenspeicher In practice the received training sequence TS RX is a modulated signal to a carrier frequency while the reference training sequence TS REF as a bit sequence in the data store 32 32 gespeichert ist. is stored. Dementsprechend wird die gespeicherte Trainingsfolge ähnlich moduliert, bevor die Kreuz-Korrelation ausgeführt wird. Accordingly, the stored training sequence is similarly modulated before the cross-correlation is performed. Anders gesagt, die verzerrte, durch die BTS In other words, the distorted, by the BTS 4 4 empfangene Trainingsfolge wird mit der unverzerrten Version der Trainingsfolge korreliert. received training sequence is correlated with the undistorted version of the training sequence. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die empfangene Trainingsfolge vor ihrer Korrelation mit der Referenz-Trainingsfolge demoduliert. In an alternative embodiment of the invention, the received training sequence is demodulated with the reference training sequence prior to its correlation. In diesem Fall hat die Referenz-Trainingsfolge wieder die gleiche Form wie die empfangene Trainingsfolge. In this case, the reference training sequence again has the same form as the received training sequence. Anders gesagt, die Referenz-Trainingsfolge ist nicht moduliert. In other words, the reference training sequence is not modulated.
  • Die Referenz-Trainingsfolge TS REF und die empfangene Trainingsfolge TS RX haben jeweils eine Länge L entsprechend L Bits an Daten, und das können beispielsweise 26 Bit sein. The reference training sequence TS REF and the received training sequence TS RX each have a length L corresponding to L bits of data and may for example be 26 bits. Der genaue Ort der empfangenen Trainingsfolge TS RX innerhalb des zugeteilten Zeitschlitzes kann unbestimmt sein. The exact location of the received training sequence TS RX within the allocated time slot may be uncertain. Aus dem Grund, weil der Abstand der Mobilstation MS von der BTS For the reason, because the distance of the mobile station MS from the BTS 4 4 die Position des von der MS in dem zugeteilten Zeitschlitz gesendeten Datenbündels beeinflusst. influences the position of the data burst sent by the MS in the allocated time slot. Wenn eine Mobilstation MS beispielsweise relativ weit von der BTS When a mobile station MS, for example, relatively far from the BTS 4 4 entfernt ist, kann die Trainingsfolge später in dem zugeteilten Zeitschlitz auftreten als vergleichsweise in der Situation, wenn die Mobilstation MS nahe an der BTS4 ist. is removed, the training sequence may occur later in the allotted time slot as comparatively in the situation when the mobile station MS is close to the BTS4.
  • Zur Berücksichtigung der Unsicherheit der Position der empfangenen Trainingsfolge TS RX innerhalb des zugeteilten Zeitschlitzes wird die empfangene Trainingsfolge TS RX n-mal mit der Referenz-Trainingsfolge TS REF korreliert. To take into account the uncertainty of the position of the received training sequence TS RX within the allotted time slot, the received training sequence TS RX is n times correlated with the reference training sequence TS REF. n ist typischerweise n is typically 7 7 oder or 9 9 . , n soll vorzugsweise eine ungerade Zahl sein. n should preferably be an odd number. Die n Korrelationen werden normalerweise auf beiden Seiten der maximal erhaltenen Korrelation liegen. The n correlations will typically be on either side of the correlation maximum obtained. Die relative Position der empfangenen Trainingsfolge TS RX hinsichtlich der Referenz-Trainingsfolge TS REF wird zwischen jeder aufeinanderfolgenden Korrelation um eine Position verschoben. The relative position of the received training sequence TS RX with respect to the reference training sequence TS REF is shifted between each successive correlation by one position. Jede Position ist einem Bit in der Trainingsfolge äquivalent und stellt ein Verzögerungs-Segment dar. Jede einzelne Korrelation der empfangenen Trainingsfolge TS RX mit der Referenz-Trainingsfolge TS REF führt zu einer Anzapfung (tap), die für die Kanalimpulsantwort für diese Korrelation repräsentativ ist. Each position is a bit in the training sequence is equivalent, and constitutes a delay segment. Each single correlation of the received training sequence TS RX with the reference training sequence TS REF leads to a tap (tap), which is representative for the channel impulse response for that correlation. Die n separaten Korrelationen führen zu einer Anzapfungsfolge mit n Werten. The n separate correlations lead to a Anzapfungsfolge with n values.
  • Nun wird auf is now on 5 5 Bezug genommen, die die Kanalimpulsantwort für vier der acht möglichen den acht räumlichen Richtungen entsprechenden Kanälen zeigt. Reference is made, which shows the channel impulse response for four of the eight possible corresponding to the eight spatial directions channels. Anders gesagt, In other words, 5 5 zeigt die Kanalimpulsantwort für vier Kanäle, die einem gegebenen in vier der acht Strahlrichtungen von der Mobilstation empfangenen Datenbündel entspricht, wobei das Datenbündel in einem gegebenen Frequenzband und in einem gegebenen Zeitschlitz liegt. shows the channel impulse response for four channels corresponding to a given received in four of the eight beam directions from the mobile station data burst, the data burst is located in a given frequency band and in a given time slot. Die x-Achse aller Graphen ist ein Maß für die Zeitverzögerung, während die y-Achse ein Maß für die relative Leistung ist. The x-axis of all graphs is a measure of the time delay, while the y-axis is a measure of the relative performance. Jede der auf dem Graph markierten Linien (oder Anzapfungen) stellt das entsprechend einer gegebenen Korrelationsverzögerung empfangene Mehrwegesignal dar. Jeder Graph weist n Linien oder Anzapfungen auf, wobei eine Anzapfung je einer Korrelation entspricht. Each of the marked on the graph lines (or taps) is the corresponding to a given correlation delay received multipath signal. Each graph has n lines or taps, with one tap per a correlation corresponds.
  • Aus der geschätzten Kanalimpulsantwort kann der Ort der Trainingsfolge innerhalb des zugeteilten Zeitschlitzes bestimmt werden. From the estimated channel impulse response of the location of the training sequence can be determined within the allotted time slot. Die größten Anzapfungswerte werden erhalten, wenn die beste Korrelation zwischen der empfangenen Trainingsfolge TS RX und der Referenz-Trainingsfolge TS REF erreicht wird. The largest tap values will be obtained when the best correlation between the received training sequence TS RX and the reference training sequence TS REF is achieved.
  • Der CIR-Schätzfunktionsblock The CIR estimator block 30 30 bestimmt für jeden Kanal auch die fünf (oder irgendeine andere geeignete Anzahl) aufeinanderfolgenden Anzapfungen, die die maximale Energie liefern. determines for each channel the five (or any other suitable number) consecutive taps which give the maximum energy. Die maximale Energie für einen gegebenen Kanal wird wie folgt berechnet: The maximum energy for a given channel is calculated as follows:
    Figure 00250001
    wobei h eine sich aus einer Kreuzkorrelation der Referenz-Trainingsfolge TS REF mit der empfangenen Trainingsfolge TS RX ergebende Anzapfungsamplitude darstellt. where h represents a situation resulting from a cross correlation of the reference training sequence TS REF with the received training sequence TS RX Anzapfungsamplitude. Der CIR-Schätzfunktionsblock The CIR estimator block 30 30 schätzt die maximale Energie für einen gegebenen Kanal unter Verwendung eines gleitenden Fensterverfahrens. estimates the maximum energy for a given channel by using a sliding window method. Anders gesagt, der CIR-Schätzfunktionsblock In other words, the CIR estimator block 30 30 berücksichtigt jeden Satz von fünf benachbarten Werten und berechnet aus diesen fünf Werten die Energie. takes into account each set of five adjacent values ​​and calculates from these five values ​​the energy. Die fünf benachbarten, die maximale Energie liefernde Werte werden als Repräsentanten für die Impulsantwort dieses Kanals ausgewählt. The five adjacent, the maximum energy supplied values ​​are selected as representatives for the impulse response of this channel.
  • Die Energie kann als Maß für die Stärke des gewünschten, durch die BTS The energy can be used as a measure of the strength of the desired, by the BTS 4 4 aus einer gegebenen Richtung empfangenen Signals von einer gegebenen MS betrachtet werden. received from a given direction signal can be viewed from a given MS. Dieser Prozess wird für jeden der acht die acht unterschiedlichen Richtungen darstellenden Kanäle ausgeführt, aus denen das gleiche Datenbündel empfangen werden kann. This process is performed for each of the eight the eight different directions representing channels from which the same data burst may be received. Das mit der maximalen Energie empfangene Signal ist einem die minimale Dämpfung dieses Signals bereitstellenden Weg gefolgt. The received signal with the maximum energy has followed a the minimum attenuation of that signal-providing path.
  • Ein Analyseblock An analysis block 34 34 ist bereitgestellt, der die maximale Energie speichert, die durch den CIR-Schätzfunktionsblock is provided which stores the maximum energy generated by the CIR estimator block 30 30 für den entsprechenden Kanal für fünf benachbarte, durch den CIR-Schätzfunktionsblock for the respective channel for the five adjacent by the CIR estimator block 30 30 aus der Kanalimpulsantwort als repräsentativ ausgewählte Werte berechnet wird. is calculated from the channel impulse response as representatively selected values. Der Analyseblock The analysis block 34 34 kann auch die von dem CIR-Schätzfunktionsblock can also by the CIR estimator block 30 30 bestimmten Kanalimpulsantworten zur Ermittlung der minimalen Verzögerung analysieren. analyze particular channel impulse responses for the determination of the minimum delay. Die Verzögerung ist ein Maß für die Position der empfangenen Trainingsfolge TS RX in dem zugeteilten Zeitschlitz und damit ein relatives Maß für die von einem Signal zwischen der Mobilstation und der BTS The delay is a measure of the position of the received training sequence TS RX in the allotted time slot and hence a relative measure of a signal between the mobile station and the BTS 4 4 zurückgelegte Strecke. covered track. Der Kanal mit der minimalen Verzögerung weist das Signal auf, das den kürzesten Abstand zurückgelegt hat. The channel with the minimum delay has the signal which has traveled the shortest distance. Diese kürzeste Strecke kann in bestimmen Fällen die Linie des Sichtwegs zwischen der Mobilstation und der BTS This shortest distance may in certain cases the line of sight path between the mobile station and the BTS 4 4 darstellen. represent.
  • Der Analyseblock The analysis block 34 34 ist zum Bestimmen der Position des Anfangs des Fensters durch das Bestimmen der die maximale Energie liefernden fünf Werte eingerichtet. is to determine the position of the beginning of the window by determining the maximum power delivered five values ​​established. Anschließend wird die Zeitverzögerung auf der Grundlage der Zeit zwischen einem Referenzpunkt und dem Anfang des Fensters bestimmt. Subsequently, the time delay is determined on the basis of the time between a reference point and the beginning of the window. Dieser Referenzpunkt kann die gemeinsame Zeit sein, bei der die Korrelierung aller empfangenen Trainingsfolgen in jedem Zweig beginnt, wobei die Zeit der frühesten Fensterkante aller Zweige oder einem ähnlichen gemeinsamen Punkt entspricht. This reference point may be the common time when all received training sequences, the correlation begins in each branch, wherein the timing of the earliest window edge of all the branches or a similar common point corresponds. Zum genauen Vergleichen der vielfältigen Verzögerungen der unterschiedlichen Kanäle wird ein gemeinsamer, auf das durch die BTS To accurately compare the various delays of the different channels, a common, to the BTS through the 4 4 bereitgestellte Synchronisationssignal gestützter Zeitmaßstab zur Steuerung des TDMA-Betriebsmodus übernommen. adopted provided synchronization signal based time scale to control the TDMA mode of operation. Anders gesagt, die Position der empfangenen Trainingsfolge TS RX in dem zugeteilten Zeitschlitz ist ein Maß für die Zeitverzögerung. In other words, the position of the received training sequence TS RX in the allotted time slot is a measure of the time delay. Es versteht sich, dass in bekannten GSM-Systemen die Verzögerung für einen gegebenen Kanal zum Bereitstellen von Zeitfortschrittinformationen berechnet wird. It will be appreciated that in known GSM systems, the delay for a given channel to provide timing advance information is calculated. Zeitfortschrittinformationen werden zum Sicherstellen verwendet, dass ein durch die Mobilstation an die BTS gesendetes Signal in seinen zugeteilten Zeitschlitz fällt. Timing advance information is used to ensure that a signal transmitted by the mobile station to the BTS falls within its allotted signal time slot. Die Zeitfortschrittinformationen können auf der berechneten relativen Verzögerung und den gegenwärtigen Zeitfortschrittinformationen beruhend bestimmt werden. The timing advance information can be determined based on the calculated relative delay and the current timing advance information. Wenn die Mobilstation MS weit von der Basisstation entfernt ist, wird die MS durch die BTS angewiesen, ihr Datenbündel früher zu senden, als wenn die Mobilstation MS nahe an der BTS ist. When the mobile station MS is far from the base station, the MS will be instructed by the BTS to send its data burst earlier than if the mobile station MS is close to the BTS.
  • Die Ergebnisse der durch die Analyseblöcke The results of the analysis blocks 34 34 ausgeführten Analyse werden in einen Vergleichsblock Analysis be executed in a comparison block 36 36 eingegeben. entered. Der Vergleichsblock The comparison block 36 36 vergleicht die maximale für jeden Kanal bestimmte Energie und kann auch die bestimmte Verzögerung für jeden Kanal vergleichen. compares the maximum determined for each channel energy and can also compare the determined delay for each channel. Der Vergleichsblock The comparison block 36 36 ermittelt, welcher Kanal für ein gegebenes Datenbündel in einem gegebenen Frequenzband in einem gegebenen Zeitschlitz die maximale Energie aufweist. determines which channel has, for a given data burst in a given frequency band in a given time slot the maximum energy. Das bedeutet, dass die Strahlrichtung ermittelt werden kann, aus der die stärkste Version eines gegebenen Datenbündels empfangen wird. This means that the beam direction can be determined, from which the strongest version of a given data burst is received. Diese Richtung ist die Hauptstrahlrichtung, die von der BTS zum Senden eines Signals an die MS verwendet wird. This direction is the principal beam direction which is used by the BTS for transmitting a signal to the MS. Der Vergleichsblock The comparison block 36 36 kann auch ermitteln, welcher der Kanäle eine minimale Verzögerung aufweist. may also determine which of the channels has a minimum delay. Anders gesagt, auch der Kanal mit dem Datenbündel, das dem kürzesten Weg gefolgt ist, kann ermittelt werden. In other words, even the channel with the data burst, which has followed the shortest path can be determined. Diese Strahlrichtung kann alternativ als die bestimmte Hauptstrahlrichtung durch den Vergleichsblock This beam direction can alternatively than the particular main beam direction by comparing block 36 36 ausgewählt werden. to be selected.
  • Der Vergleichsblock The comparison block 36 36 wählt also die Strahlrichtung aus, aus der die stärkste Version eines gegebenen Datenbündels von der Mobilstation empfangen wird, wobei dies der Hauptstrahl ist. thus selects the beam direction from which the strongest version of a given data burst is received from the mobile station, this being the principal beam. Der Vergleichsblock wählt anschließend die beiden Strahlen auf den Seiten des Hauptstrahls aus, wobei diese zwei weiteren Strahlen die Hilfsstrahlen sind. The comparison block then selects the two beams on the sides of the main beam, these two further beams, the auxiliary beams. Wenn beispielsweise der Strahl b 4 als Hauptstrahl ausgewählt wird, sind die Strahlen b 3 und b 5 die beiden Hilfsstrahlen. For example, if the beam b 4 is selected as the main beam, the beams b 3 and b is 5, the two auxiliary beams.
  • Der Vergleichsblock The comparison block 36 36 bestimmt auch den Leistungspegel für den Hauptstrahl. also determines the power level for the main beam. Der Leistungspegel des Hauptstrahls kann auf viele unterschiedliche Arten ausgewählt werden. The power level of the main beam can be selected in many different ways. Ist die Verzögerung beispielsweise relativ klein, wird eine relativ geringe Leistung ausgewählt, wohingegen wenn die Verzögerung relativ groß ist, eine relativ große Leistung ausgewählt werden kann. If the delay is for example relatively small, a relatively low power is selected, whereas if the delay is relatively large, a relatively large power may be selected. Das Bestimmen des Leistungspegels des Hauptstrahls kann auch die aktuellen, zum Senden eines Signals an die BTS verwendeten Zeitfortschrittsinformationen berücksichtigen. Determining the power level of the principal beam may also take into account the current, used for transmitting a signal to the BTS timing advance information. Alternativ kann die aus der Kanalimpulsantwort für das aus der Hauptstrahlrichtung empfangene Signal bestimmte Energie zum Bestimmen des Leistungspegels für das Signal in der Hauptstrahlrichtung verwendet werden. Alternatively, the specific energy for determining the power level for the signal in the main beam direction can be used from the channel impulse response for the received from the main beam direction signal. Das sind Verfahren mit offenem Regelkreis. The process are open loop. Es können jedoch auch andere geeignete Verfahren zum Bestimmen des Leistungspegels des Hauptstrahls verwendet werden. However, other suitable methods for determining the power level of the main beam can be used. Der Leistungspegel für das Signal in der Hauptstrahlrichtung kann beispielsweise auf einem von der BTS für die entsprechende MS empfangen Leistungsmessungsbericht beruhend bestimmt werden. The power level for the signal in the main beam direction can be determined based, for example on a received from the BTS for the corresponding MS power measurement report. Das ist ein Verfahren mit geschlossenem Regelkreis. This is a method with a closed control loop.
  • Der Vergleichsblock The comparison block 36 36 berechnet auch den für die Hilfsstrahlen zum Senden eines Signals an die MS zu verwendenden Leistungspegel. calculated to be used for the auxiliary beams for transmitting a signal to the MS power level. Wenn der Hauptstrahl der Strahl i ist, hat dieser i-te Strahl eine wie vorstehend dargestellte ausgewählte Leistung P i . When the main beam of the radiation is i, the i-th beam has a shown above selected power P i. Die Hilfsstrahlen sind der i + 1-te und der i – 1-te Strahl, dh die zwei Strahlen auf den beiden Seiten des Hauptstrahles. The auxiliary beams are of the i + 1-th and the i - 1-th beam, that is the two beams on the two sides of the main beam. Die Leistung des Strahls i – 1 ist als P i /a definiert, wohingegen die Leistung des Strahls i – 1 als P i /b definiert ist, wobei sowohl a als auch b größer oder gleich 1 sind. The power of the beam i - 1 is defined as P i / a, whereas the power of the beam i - 1 is defined as P i / b, where each of a and b are greater than or equal to the first
  • Es gibt viele unterschiedliche Arten, auf die die Werte von a und b ausgewählt werden können. There are many different ways in which the values ​​of a and b can be selected. Bei einem Ausführungsbeispiel ist a proportional zu E 1 /E i–1 , wobei E i die aus der Kanalimpulsantwort für das von der MS in der Strahlrichtung i empfangene Signal berechnete Energie ist, während E i–1 die aus der Kanalimpulsantwort für das von der Mobilstation in dem Strahl i – 1 empfangene Signal berechnete Energie ist. In one embodiment, a is proportional to E 1 / E i-1, where E i calculated from the channel impulse response for the i from the MS in the direction of the beam received signal energy, while E i-1, consisting of the channel impulse response for that of 1 received signal calculated energy - mobile station in the beam i. Ebenso ist b proportional zu E 1 /E i+1 wobei E i+1 die aus der Kanalimpulsantwort für das von der Mobilstation in der Strahlrichtung i + 1 empfangene Signal berechnete Energie ist. Similarly, b is proportional where E i + 1 calculated from the channel impulse response for the i from the mobile station in the beam direction + 1 received signal energy is E 1 / E i +. 1
  • Es versteht sich, dass der Wert von E für jeden Strahl wie vorstehend beschrieben berechnet werden kann. It will be understood, it can be calculated that the value of E for each beam as described above.
  • Wenn E i–1 und E i+1 sehr viel kleiner als E i sind, wird nur in der Richtung des Hauptstrahls ein Signal durch die BTS If E i-1, and E i + 1 are very much less than E i, a signal is only in the direction of the main beam by the BTS 4 4 an die Mobilstation MS gesendet. sent to the mobile station MS. Wenn E i+1 und E i–1 gleich E i sind, haben der Hauptstrahl und die beiden Hilfsstrahlen die gleiche Leistung. If E i + 1 and e i-1 are equal to E i, the main beam and the two auxiliary beams have the same power. In den meisten Fällen ist die Leistung des Hauptstrahls jedoch größer als die der Hilfsstrahlen. In most cases, however, the power of the main beam is larger than that of the auxiliary beams.
  • Der Vergleichsblock stellt deshalb einen Ausgang zu einem Generatorblock Therefore, the comparison block provides an output to a generator block 38 38 bereit, der anzeigt, welche Strahlen zum Senden von Signalen von der BTS ready, indicating which beams for transmitting signals from the BTS 4 4 an die MS zu verwenden sind und der auch die angemessenen bei jedem der Strahlen zu verwendenden Leistungspegel anzeigt. to be used at the MS and also indicates the appropriate to be used in each of the beams power level. Die Leistungspegel können absolute Leistungspegel sein oder nur Informationen über die relativen Leistungspegel für das Signal in den Haupt- und den Hilfsstrahlrichtungen bereitstellen. The power levels may be absolute power levels or only information about the relative power level for the signal in the main and auxiliary beam directions provide.
  • Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann der Hauptstrahl der erste oder der achte Strahl sein, dh b 1 oder b 8 . In certain embodiments, the main beam of the first or eighth beam may be, that is, b 1 or b. 8 Unter diesen Umständen wird nur ein einziger Hilfsstrahl bereitgestellt. Under these circumstances, only a single auxiliary beam is provided.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden a und b auf der Grundlage der berechneten Energie für ein einzelnes von der MS in der gegebenen Strahlrichtung empfangenes Datenbündel berechnet. In one embodiment of the invention, a and b are calculated on the basis of the calculated energy for a single received from the MS in the given beam direction data burst. Alternativ können a und b auf der Grundlage der berechneten Durchschnittsenergie für N vorhergehende Bündel berechnet werden, wobei N jede geeignete Zahl sein kann. Alternatively, a and b can be calculated on the basis of the calculated average energy for N preceding bundle, where N may be any suitable number. N kann beispielsweise fünf sein. N may be, for example, five. Für den Strahl i – 1, wird die Energie für jedes der fünf vorhergehenden in der Strahlrichtung i – 1 empfangenen Datenbündel aus der entsprechenden Kanalimpulsantwort berechnet. For the beam i - 1, the energy for each of the five preceding in the beam direction is i - 1 calculates the received data burst from the corresponding channel impulse response. Daraufhin wird ein Durchschnittsenergiewert berechnet, der zum Bestimmen von a verwendet wird. Then, a mean energy value is computed that is used to determine a. Auf die gleich Weise kann b auf der Grundlage der N vorhergehenden aus der Strahlrichtung i + 1 empfangenen Bündel berechnet werden. In the same way, preceding b based on the N from the beam direction i + 1 received burst are calculated. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Leistung des Hauptstrahls i Bündel für Bündel aktualisiert werden. In one embodiment, the power of the main beam i can be updated bundle of bundle. Anders gesagt, die Leistung in dem Hauptstrahl wird auf der Grundlage des vorhergehenden, von der Mobilstation in der Richtung des Hauptstrahls empfangenen Signals bestimmt. In other words, the power in the main beam is determined on the basis of the previous, received from the mobile station in the direction of the main beam signal. Die Leistung des Hauptstrahls kann daher bei jedem Bündel für den Versuch aktualisiert werden, den den Weg zwischen der BTS und der MS beeinflussenden Änderungen schnell zu folgen. The performance of the main beam can therefore be updated each bundle for trying to follow the path between the BTS and the MS influencing changes quickly. Die Hilfsstrahlleistung kann jedoch unter Verwendung von über N vorhergehende Bündel empfangene Informationen gesteuert werden. However, the auxiliary beam power can be controlled using previous bundle over N received information. Die Hilfsstrahlen können dadurch versuchen, den durch die Mobilstation empfangenen Signalpegel zu erhöhen und fungieren als langsam auf Veränderungen in den Wegen zwischen der BTS und der MS antwortender Diversity-Pfad. The auxiliary beams may thereby try to increase the received signal level by the mobile station and act as slowly to changes in the paths between the BTS and the MS responding diversity path.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, weisen a und b vorbestimmte feste Werte auf, die die Leistungspegel der Hilfsstrahlen bei einem bestimmten Prozentsatz des Leistungspegels des Hauptstrahls festlegen. In a further embodiment of the invention, a and b have predetermined fixed values ​​which determine the power levels of the auxiliary beams at a certain percentage of the power level of the main beam.
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist insbesondere für die Situationen geeignet, bei denen die Mobilstation relativ weit von der BTS entfernt ist, dh weiter als einen kritischen Abstand. The embodiment described above is particularly suitable for situations in which the mobile station is relatively far from the BTS, that is more than a critical distance. Dieser kritische Radius ist von der Umgebung der jeweiligen individuellen Zelle abhängig und typischerweise etwa 0,5 bis 1 km. This critical radius is dependent on the environment of each individual cell and is typically about 0.5 to 1 km. Wenn der Abstand zwischen der BTS und der MS größer als der kritische Abstand ist, wird der Grossteil der von der MS empfangenen Energie unter relativ wenigen Strahlrichtungen verteilt. If the distance between the BTS and the MS is greater than the critical distance, the bulk of the received energy from the MS is distributed among a relatively few beam directions. Die Energie wird insbesondere hauptsächlich in einem oder zwei Strahlen oder möglicherweise drei Strahlrichtungen konzentriert. The energy is particularly concentrated mainly in one or two beams, or possibly three beam directions. Wenn der Abstand zwischen der Mobilstation und der BTS jedoch kleiner als der kritische Abstand ist, wird die empfangene gewünschte Energie im Allgemeinen unter einer viel größeren Anzahl an Strahlen verteilt auftreten. If the distance between the mobile station and the BTS but less than the critical distance, the received desired energy will appear distributed to radiation generally at a much larger number. Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung kann dementsprechend die Verwendung der Haupt- und Hilfsstrahlen nur in den Situationen verwendet werden, bei denen der Abstand zwischen der MS und der BTS In the embodiments of the invention, the use of the main and auxiliary beams may only be used in situations, accordingly, where the distance between the MS and the BTS 4 4 größer als der kritische Abstand ist. is greater than the critical distance. Wenn der Abstand zwischen der MS und der BTS geringer als der kritische Abstand ist, sendet die BTS If the distance between the MS and the BTS is less than the critical distance, the BTS sends 4 4 Signale über eine relativ große Anzahl an Strahlrichtungen, beispielsweise 4 oder mehr, an die MS. Signals over a relatively large number of beam directions, for example 4 or more, to the MS. Der beim Senden mit einer relativ breiten Winkelspreizung verwendete Leistungspegel ist im Allgemeinen geringer als die für den Hauptstrahl verwendete Leistung, wenn der Abstand zwischen der MS und der BTS The power level used when transmitting with a relatively wide angular spread is less than the power used for the main beam, in general, when the distance between the MS and the BTS 4 4 größer als der kritische Abstand ist. is greater than the critical distance.
  • Jedes geeignete Verfahren kann zum Bestimmen verwendet werden, ob der Abstand zwischen der MS und der BTS größer als der kritische Abstand ist oder nicht. Any suitable method may be used for determining whether the distance between the MS and the BTS is greater than the critical distance or not. Bei einem Ausführungsbeispiel vergleicht der Vergleichsblock In one embodiment, the comparison block compares 36 36 die für jede der möglichen Richtungen erhaltenen Kanalimpulsantworten. the channel impulse responses obtained for each of the possible directions. Wenn sich die empfangene Energie hauptsächlich auf drei oder weniger Strahlrichtungen verteilt, wird angenommen, dass der Abstand zwischen der BTS und der MS größer als der kritische Abstand ist. If the received energy mainly distributed in three or less beam directions, it is assumed that the distance between the BTS and the MS is greater than the critical distance. Alternativ wird, wenn die empfangene Energie hauptsächlich aus 4 oder mehr Strahlrichtungen empfangen wird, angenommen, dass die Entfernung zwischen der MS und der BTS geringer als der kritische Abstand S ist. if the received energy is received mainly from 4 or more beam directions is alternatively assumed that the distance between the MS and the BTS is less than the critical distance S.
  • Der Vergleichsblock kann auch die Zeitfortschrittsinformationen zum Bestimmen verwenden, ob der Abstand zwischen der MS und der BTS größer oder kleiner als der kritische Abstand ist oder nicht. The comparison block may be used for determining whether the distance between the MS and the BTS is greater or less than the critical distance or not, the timing advance information. Dieses Verfahren wird bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung bevorzugt, da es genauere Ergebnisse als das vorstehend skizzierte Verfahren liefert. This method is preferred in some embodiments of the invention because it provides more accurate results than the previously outlined method.
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet einen einzelnen analogen Strahlformer in der Form einer Butler-Matrix. The embodiment described above uses a single analogue beam former in the form of a Butler matrix. In einer Abwandlung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels können jedoch zwei Strahlformer verwendet werden, beispielsweise eine Butler-Matrix und ihre räumlich komplementäre Matrix. In a modification of the embodiment described above, however, two beamformer for example a Butler matrix and its spatial complementary matrix can be used. Zwei Strahlformer sind komplementär, wenn sie räumlich verschachtelte Strahlen erzeugen, die näherungsweise die gleiche räumliche Region abdecken. Two beam formers are complementary if they generate spatially interleaved beams covering approximately the same spatial region. Der Hauptstrahl kann dann durch einen Strahlformer erzeugt werden, während die Hilfsstrahlen durch den komplementären Strahlformer erzeugt werden. The main beam may be generated by a beamformer then, while the auxiliary beams are generated by the complementary beam former. Somit würden die Hilfsstrahlen den Hauptstrahl im wesentlichen überlappen. Thus, the auxiliary beams would overlap the main beam substantially. Der Umfang der Überlappung ist daher viel größer, als der durch zwei benachbarte durch einen einzelnen Strahlformer erzeugte Strahlen erreichte. The extent of overlap is therefore much larger than the beams generated by two adjacent by a single beamformer reached.
  • Es versteht sich, dass bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung die drei Strahlen alle unterschiedliche Leistungspegel aufweisen können. It is understood that the three beams may all have different power levels in the embodiments of the invention. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann jedoch die Leistung der zwei Hilfsstrahlen ausgewählt sein, stets den gleichen Wert zu haben. In some embodiments, however, the performance of the two auxiliary beams may be selected to always have the same value.
  • Der Generatorblock The generator block 38 38 ist für das Erzeugen der von der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung is for generating the digital signal from the processing device 21 21 auszugebenden Signale verantwortlich. signals to be output responsible. Der Generatorblock The generator block 38 38 hat einen die zu der Mobilstation MS zu sendende Sprache und/oder Informationen darstellenden Eingang has to the mobile station MS to send voice and / or information representing input 40 40 . , Der Generatorblock The generator block 38 38 ist für das Codieren der zu der Mobilstation MS zu sendenden Sprache oder Informationen verantwortlich und umfasst eine Trainingsfolge und eine Synchronisationsfolge innerhalb des Signals. is responsible for encoding the to the mobile station MS to send voice or information, and includes a training sequence and a synchronizing sequence within the signal. Block block 38 38 ist auch für die Erzeugung der modulierenden Signale verantwortlich. is also responsible for generating the modulating signals. Auf der Grundlage des erzeugten Signals und der bestimmten Strahlrichtung stellt der Generatorblock On the basis of the generated signal and determined beam direction, the generator block 38 38 Signale an den entsprechenden Ausgängen Signals at the corresponding outputs 22a 22a - h H der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung the digital signal processing device 21 21 bereit. ready. Der Generatorblock The generator block 38 38 stellt auch einen Ausgang also provides an output 50 50 bereit, der zum Steuern der durch den Verstärker provided that for controlling the by amplifier 24 24 gelieferten Verstärkung verwendet wird, um sicherzustellen, dass die Signale in den Haupt- und Hilfsstrahlrichtungen die erforderlichen Leistungspegel aufweisen. delivered gain is used to ensure that the signals have the required power levels in the main and auxiliary beam directions.
  • Der Ausgang des Kanalimpulsantwortblocks The output of the channel impulse response block 30 30 wird auch zum Entzerren und Anpassen der von der Mobilstation MS empfangenen Signale verwendet. is also used to equalize and adjust the signals received from the mobile station MS signals. Die Effekte der aus Mehrwegeausbreitung resultierenden Symbolinterferenz des empfangenen Signals können insbesondere durch das angepasste Filter (MF) und einen Entzerreinrichtungsblock The effects resulting from multipath propagation interference of the received signal can in particular by the matched filter (MF) and a Entzerreinrichtungsblock 42 42 beseitigt oder vermindert werden. be eliminated or reduced. Es versteht sich, dass das angepasste Filter (MF) und der Entzerreinrichtungsblock einen (nicht gezeigten) Eingang zum Empfangen des von der Mobilstation empfangene Signals aufweist. It will be appreciated that the matched filter (MF) and the Entzerreinrichtungsblock a (not shown) having input for receiving the received signal from the mobile station. Die Ausgabe jedes Blocks The output of each block 42 42 wird durch einen Wiederherstellungsblock by recovery block 44 44 empfangen, der für das Wiederherstellen der von der MS gesendeten Sprache und/oder Informationen verantwortlich ist. received, which is responsible for the restoration of the sent from the MS speech and / or information. Die von dem Wiederherstellungsblock ausgeführten Schritte enthalten ein Demodulieren und Decodieren des Signals. The steps carried out by the recovery block include demodulating and decoding the signal. Die wiederhergestellte Sprache oder Informationen werden an einem Ausgang The recovered speech or information is at an output 46 46 ausgegeben. output.
  • Es versteht sich, dass während das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel in einem zellularen GSM-Übertragungsnetz implementiert wurde, die Erfindung auch in anderen digitalen zellularen Übertragungsnetzen sowie analogen zellularen Netzen verwendet werden kann. It will be appreciated that has been implemented in a GSM cellular communication network during the above-described embodiment, the invention can also be used in other digital cellular communication networks as well as analogue cellular networks. Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet ein Phased-Array mit acht Elementen. The above-described embodiment uses a phased array having eight elements. Das Array kann natürlich jede beliebige Anzahl an Elementen aufweisen. The array can, of course, have any number of elements. Das Phased-Array kann alternativ durch diskrete gerichtete Antennen ersetzt werden, wobei jede dieser einen Strahl in eine gegebene Richtung ausstrahlt. The phased array can alternatively be replaced by discrete directional antennae each of which radiates a beam in a given direction. Die Butler-Matrix-Schaltung kann durch jede andere geeignete phasenverschiebende Schaltung ersetzt werden, wo eine derartige Schaltung erforderlich ist. The Butler matrix circuitry can be replaced by any other suitable phase shifting circuitry, where such circuitry is required. Die Butler-Matrix-Schaltung ist ein analoger Strahlformer. The Butler matrix circuitry is an analogue beam former. Natürlich kann ein digitaler Strahlformer (Digtial Beam Former, DBF) oder eine andere geeignete Art eines analogen Strahlformers verwendet werden. Of course, a digital beamformer (Digtial beamformer, DBF) or other suitable type of analogue beam former can be used. Das Array kann in Abhängigkeit von den an diesen Elementen zugeführten Signalen zum Erzeugen von mehr als acht Strahlen verwendet werden, selbst wenn nur acht Elemente bereitgestellt sind. The array may be used depending on the supplied signals to these elements for generating more than eight beams, even if only eight elements are provided.
  • Es können auch eine Vielzahl an Phased-Arrays bereitgestellt sein. It can also be provided a number of phased arrays. Die Phased-Arrays können eine unterschiedliche Anzahl an Strahlen bereitstellen. The phased arrays may provide a different number of rays. Wenn ein weite Winkelspreizung erforderlich ist, wird ein Array mit einer klieneren Anzahl an Elementen verwendet, und wenn ein relativ schmaler Strahl erforderlich ist, wird ein Array mit einer größeren Anzahl an Elementen verwendet. When a wide angular spread is required, an array with a number klieneren is used in elements, and when a relatively narrow beam is required, an array with a larger number is used on elements.
  • Das vorstehende Ausführungsbeispiel ist mit acht Ausgängen der Butler-Matrix-Schaltung beschrieben. The above embodiment is described with eight outputs of the Butler matrix circuitry. Es versteht sich, dass in der Praxis eine Anzahl unterschiedlicher Kanäle auf jedem Ausgang der Butler-Matrix-Schaltung gleichzeitig ausgegeben werden. It will be appreciated that in practice a number of different channels will be output on each output of the Butler matrix circuitry simultaneously. Diese Kanäle können unterschiedliche Frequenzbänder sein. These channels may be different frequency bands. Die Kanäle für unterschiedliche Zeitschlitze werden auch an entsprechenden Ausgängen bereitgestellt. The channels for different time slots are also provided at respective outputs. Während individuelle Verstärker, Verarbeitungseinrichtungen, Analog/Digital-Wandler und Digital/Analog-Wandler gezeigt wurden, können diese in der Praxis je auf einem einzelnen Element mit einer Vielzahl von Eingängen und Ausgängen bereitgestellt sein. While individual amplifiers, processors, analogue / digital converters and digital / analog converters have been shown, they may be each provided in practice on a single member having a plurality of inputs and outputs.
  • Es versteht sich, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auch andere Anwendungen als die in zellularen Übertragungsnetzen aufweisen. It is understood that embodiments of the present invention also have applications other than in cellular communications networks.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können beispielsweise bei jeder eine gerichtete Funkübertragung erfordernden Umgebung verwendet werden. Embodiments of the present invention, a directional radio transmission requiring environment can be used for example in each. Dieses Verfahren kann beispielsweise in PRN (Private Radio Networks, bzw. privaten Funknetzen) oder dergleichen verwendet werden. This method may be, for example, PRN (Private Radio Networks, or private wireless networks) or the like.

Claims (16)

  1. Verfahren zur gerichteten Funkübertragung zwischen einer ersten Station (BTS) und einer zweiten Station (MS), mit den Schritten Empfangen ( A method for directional radio communication between a first station (BTS) and a second station (MS), (including the steps of receiving 6 6 ) eines von der zweiten Station übertragenen ersten Signals an der ersten Station, wobei das erste Signal aus einer Mehrzahl an unterschiedlichen Richtungen empfangbar ist; ) Of a transmitted from the second station the first signal at the first station, wherein the first signal is receivable from a plurality of different directions; Bestimmen ( determining ( 36 36 ) einer Hauptstrahlrichtung, aus der das erste Signal durch die erste Station empfangen wird; ) Of a main beam direction from which the first signal is received by the first station; Definieren einer Mehrzahl an Strahlrichtungen (b 2 ... b 8 ) zum Senden eines Ausstrahlungsstrahls an der ersten Station, wobei jede der Strahlrichtungen auswählbar ist, gekennzeichnet durch den Schritt Auswählen ( Define a plurality of beam directions (b 2 ... b 8) (for transmitting a broadcast beam at the first station, each of said beam directions is selectable, characterized by the step of selecting 21 21 ) der bestimmten Hauptstrahlrichtung und wenigstens einer anderen Hilfstrahlrichtung an der ersten Station, wobei die wenigstens eine Hilfsstrahlrichtung benachbart ist zu der bestimmten Hauptstrahlrichtung, und Senden eines zweiten Signals von der ersten Station zu der zweiten Station in den gewählten Strahlrichtungen, wobei die Sendeleistung in jeder der Strahlrichtungen individuell bestimmbar ist, und wobei die Stärke des zweiten Signals, das in der wenigstens einen Hilfsrichtung gesendet wird, kleiner oder gleich der Stärke des zweiten Signals ist, das in der bestimmten Hauptstrahlrichtung gesendet wird, und wobei das Verhältnis der Stärke des zweiten Signals, das in der wenigstens einen Hilfsrichtung gesendet wird, zu der Stärke des zweiten Signals, das in der bestimmten Hauptstrahlrichtung gesendet wird, proportional ist zu dem Verhältnis der Stärke des ersten Signals, das durch die erste Station aus der wenigstens einen Hilfsrichtung empfangen wird, zu der Stärke des er ) Of the determined principal beam direction and at least one other auxiliary beam direction at the first station, which is adjacent to at least one auxiliary beam direction to the determined principal beam direction and transmitting a second signal from the first station to the second station in the selected beam directions, wherein the transmission power in each of the beam directions is individually determinable and wherein the strength of the second signal in the transmitted at least one auxiliary direction is less than or equal to the strength of the second signal transmitted in said determined principal beam direction, and wherein the ratio of the strength of the second signal, sent an auxiliary direction at least in the, to the strength of the second signal transmitted in said determined principal beam direction, is proportional to the ratio of the strength which is received an auxiliary direction by the first station from the at least the first signal, to the strength he sten Signals, das durch die erste Station in der bestimmten Hauptrichtung empfangen wird. sten signal which is received by the first station in said determined principal direction.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Verhältnisse im wesentlichen gleich sind. A method according to claim 1, characterized in that the two ratios are substantially equal.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Signals, das in der wenigstens einen Hilfsstrahlrichtung gesendet wird, in Abhängigkeit von einem Parameter des ersten Signals bestimmt wird, das in der wenigstens einen Hilfsrichtung empfangen wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the starch which is sent at least one auxiliary beam direction in the signal, is determined in dependence on a parameter of the first signal, which is received in the at least one auxiliary direction.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Hilfsrichtung die Strahlrichtungen auf jeder Seite der bestimmten Hauptrichtung umfasst. A method according to claim 3, characterized in that at least one auxiliary direction comprises the beam directions on either side of the determined principal direction.
  5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung, aus der die stärkste Version des ersten Signals empfangen wird, als Hauptrichtung bestimmt wird. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the direction from which the strongest version of the first signal is received, it is determined as a main direction.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung, aus der eine Version eines ersten Signals zuerst empfangen wird, als Hauptrichtung bestimmt wird. The method of claim 1 or 4, characterized in that the direction from which a version of first signal is first received is determined as a main direction.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Stärke des ersten Signals, das in der wenigstens einen anderen Hilfsrichtung empfangen wird, sehr viel kleiner ist als die Stärke des ersten Signals, das in der bestimmten Hauptrichtung empfangen wird, dann das zweite Signal, das von der ersten Station zu der zweiten Station gesendet wird, nur in der bestimmten Hauptrichtung gesendet wird. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that, when the strength of the in the at least one other auxiliary direction is received the first signal, is very much smaller than the strength of the signal received in the determined principal direction of the first signal, then the second signal which is transmitted from the first station to the second station is only transmitted in said determined principal direction.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Stärke des ersten Signals, das in der Hauptrichtung und in der wenigstens einen Hilfsrichtung empfangen wird, im wesentlichen gleich sind, dann die erste Station eingerichtet ist, das zweite Signal in der bestimmten Hauptrichtung und in wenigstens einer anderen Hilfsrichtung mit der im wesentlichen gleichen Signalstärke zu senden. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that, when the strength of which is received an auxiliary direction in the main direction and in which at least the first signal, are substantially equal, then set up the first station, the second signal in the determined and to send the main direction in at least one other auxiliary direction at substantially the same signal strength.
  9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des zweiten Signals, das durch die erste Station in wenigstens einer der bestimmten Hauptrichtungen und der wenigstens einen Hilfsrichtung gesendet wird, abhängig von der Stärke des ersten Signals ist, das durch die erste Station in der entsprechenden Richtung empfangen wird. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the strength of the second signal, which is by the first station in at least one of the determined principal directions and which is sent at least one auxiliary direction, depending on the strength of the first signal by the first station is received in the corresponding direction.
  10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des zweiten Signals in wenigstens einer der bestimmten Hauptrichtungen und wenigstens einer der bestimmten Hilfsrichtung von der mittleren Stärke einer Mehrzahl an vorhergehenden Signalen abhängig ist, die durch die erste Station von der zweiten Station in der entsprechenden Richtung empfangen werden. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the strength of the second signal in at least one of the determined principal directions and at least one of the determined assist direction from the average strength of a plurality depends on previous signals by the first station from the second station in the corresponding direction are received.
  11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt Bestimmen, ob die Distanz zwischen der zweiten Station und der ersten Station unter einem vorbestimmten Wert liegt, wobei wenn das der Fall ist, das zweite Signal, das von der ersten Station zu der zweiten Station (MS) gesendet wird, mit relativ breiter Winkelspreizung gesendet wird. A method according to any of the preceding claims, characterized by the step of determining whether the distance between the second station and the first station is below a predetermined value, and if that is the case, the second signal from the first station to the second station (MS) is sent, is transmitted with a relatively wide angular spread.
  12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Station eine Basis-Sende-Empfänger-Station in einem zellularen Netzsystem ist. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the first station is a base transceiver station in a cellular network system.
  13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Station eine Mobilstation ist. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the second station is a mobile station.
  14. Erste Station (BTS) zur gerichteten Funkübertragung mit einer zweiten Mobilstation (MS), wobei die erste Station aufweist: eine Empfangseinrichtung ( First station (BTS) for directional radio communication with a second mobile station (MS), wherein said first station: receiving means ( 6 6 ) zum Empfangen eines ersten Signals, das durch die zweite Station gesendet wird, wobei das erste Signal von einer Mehrzahl an unterschiedliche Richtungen (b 1 ... b 8 ) empfangbar ist; ) B is receivable for receiving transmitted by the second station a first signal, said first signal from a plurality (in different directions b 1 ... 8); eine Bestimmungseinrichtung ( determining means ( 36 36 ) zum Bestimmen der Hauptrichtung, aus der das erste Signal empfangen wird; ) For determining the principal direction from which said first signal is received; eine Sendeeinrichtung ( a transmitting device ( 6 6 ) zum Senden eines zweiten Signals von der ersten Station zu der zweiten Station, wobei die Sendeeinrichtung eingerichtet ist, einen Ausstrahlungsstrahl in einer Mehrzahl an Strahlrichtungen (b 1 ... b 8 ) zu senden, wobei jede der Strahlrichtungen auswählbar ist, wobei die erste Station dadurch gekennzeichnet ist, dass sie weiter aufweist: eine Steuereinrichtung ( ) For transmitting a second signal from the first station to the second station, wherein the transmitting means is adapted to a radiation beam in a plurality of beam directions (b 1 ... to send b 8), each of said beam directions is selectable, wherein the first station being characterized in that it further comprises: control means ( 21 21 ) zum Steuern der Sendeeinrichtung, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die Sendeeinrichtung zu steuern, um das zweite Signal zu der zweiten Station in der bestimmten Hauptstrahlrichtung zu senden, wobei die wenigstens eine Hilfsrichtung zu der bestimmten Hauptrichtung benachbart ist, wobei die Sende leistung in jeder der Strahlrichtungen individuell bestimmbar ist und wobei die Stärke des zweiten Signals, das in der wenigstens einen Hilfsrichtung gesendet wird, zu der Stärke des zweiten Signals, das in der bestimmten Hauptrichtung gesendet wird, proportional ist zu dem Verhältnis der Stärke des ersten Signals, das durch die erste Station aus der wenigstens einen Hilfsrichtung empfangen wird, zu der Stärke des ersten Signals, das durch die erste Station in der bestimmten Hauptrichtung empfangen wird. ) For controlling the transmitting means, wherein said control means is adapted to control the transmission means to transmit the second signal to the second station in the determined principal beam direction, said auxiliary device is at least adjacent to the determined principal direction, wherein the transmission power in each the beam directions is individually determinable and wherein the strength of the second signal in the transmitted at least one auxiliary direction to the strength of the second signal transmitted in said determined principal direction is proportional to the ratio of the strength of the first signal by the first station from the one auxiliary direction is received at least to the strength of the signal received by the first station in said determined principal direction of the first signal.
  15. Erste Station gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung und die Sendeeinrichtung ein Antennen-Array aufweisen, das eingerichtet ist, eine Mehrzahl an Signalstrahlen in einer Mehrzahl an unterschiedlichen Richtungen zu liefern. The first station according to claim 14, characterized in that the receiving means and the transmitting means comprise an antenna array which is arranged to supply a plurality of signal beams in a plurality of different directions.
  16. Erste Station gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die Stärke des zweiten Signals in der Hilfsrichtung in Abhängigkeit von einem Parameter des ersten Signals auszuwählen, das in der wenigstens einen Hilfsrichtung empfangen wird. The first station according to claim 14 or 15, characterized in that the control means is arranged to select the strength of the second signal in said auxiliary direction in dependence on a parameter of the first signal received in said at least one auxiliary direction.
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